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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eg\v0Y!rI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \E72L5nJW  
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, XHK<AO^  
}Jy8.<Gd^  
AS'R?aX|C  
1 d}Z(My  
  class filler p*4':TFuD;  
  { :dl]h&C^  
public : C*)3e*T*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GP!?^r:en  
} ; |[<_GQl  
U@_dm/;0&  
,Ys %:>?  
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: ZRh~`yy  
eL10Q(;P`  
3G,Oba[$<  
[YF>:ydk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;4R$g5-4X  
wSzv|\ G  
"pi=$/RD9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]HKQDc'  
u]<,,  
5nv#+ap1 "  
@r/#-?W  
二. 战前分析 :)wy.r;N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bf ]f=;.+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #^l L5=  
Vwg|K|  
L[oui,}_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D.B.7-_8  
  /* --------------------------------------------- */ 3oGt3 F{gZ  
vector < int *> vp( 10 ); 'y;EhOwj,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sT3^hY7  
/* --------------------------------------------- */ -Br Mp%C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _E&A{HkJ  
/* --------------------------------------------- */ `18qbot  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [;4 g  
  /* --------------------------------------------- */ m ,* QP*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nt 81Bk=  
/* --------------------------------------------- */ ?*[N_'2W+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ygm`ZA y  
s:>Va GC  
>:AARx%  
XX7{-Y y  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;(f) &Yom  
1._1, _2是什么? .*@;@06?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 FOv=!'S o  
2._1 = 1是在做什么? *W4m3Lq  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9_# >aOqL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7`- Zuf  
J`peX0Stl  
@K\~O__  
三. 动工 q}`${3qQ3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nW PF6V>  
_GXk0Ia3`  
=e/9&993  
-V-RP;">  
template < typename T > j`JMeCG=Ee  
class assignment V, Z|tB^  
  { s1M Erd  
T value; *rM^;4Zt  
public : oI0M%/aM  
assignment( const T & v) : value(v) {} [>+4^&  
template < typename T2 > T%.8 '9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %824Cqdc  
} ; iqC|G/  
_7Rr=_1}  
4^p5&5F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 chcbd y>C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 14Xqn8uOW  
6_J$UBT  
^Ew]uN>,  
\s/s7y6b+  
  class holder oiF}?:7Q7  
  { ^ssK   
public : MuYk};f  
template < typename T > ;+e}aER&9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m;H.#^b*  
  { c&r70L,  
  return assignment < T > (t); 8>trS=;n  
} 8|):`u  
} ; > A Khf  
$Z!`Hb  
<>dT64R|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .R) D3NZp  
 |XT)QK1  
  static holder _1; D8inB+/-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !S^AgZ~  
T m_bz&Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0C =3dnp6  
而不用手动写一个函数对象。 v/Py"hQ  
1{r3#MVL  
3/aMJR:o  
Hc!  mB  
四. 问题分析 B( ]M&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i'a?kSy  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8e*,jH3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @XgKYm   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2"0es40;0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7F zA*  
q+Lr"&'Q  
五. 问题1:一致性 t|H^`Cv6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cQ/5qg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R{WE\T'  
!Z`j2 e}  
struct holder aUzBV\Yd}  
  { :V1W/c  
  // MC?,UDNd%  
  template < typename T > "w^!/  
T &   operator ()( const T & r) const #D<C )Q  
  { yyoqX"v[  
  return (T & )r; nc~F_i=  
} GS0;bI4ay  
} ; o}$XH,-9&  
$Wjww-mx  
这样的话assignment也必须相应改动:  W,4QzcQR  
'= _/1F*q  
template < typename Left, typename Right > !2 LCLN\  
class assignment NMW#AZVd  
  { jq-p;-i  
Left l; DQNnNsP:M-  
Right r; 8}c$XmCM  
public : ?{\nf7Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^$%S &W  
template < typename T2 > Ky|88~}:C9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8I-u2Y$Sr  
} ; u\E?Y[1  
LUG;(Fko  
同时,holder的operator=也需要改动: Gn\_+Pj$  
Fgkajig  
template < typename T > [OjF[1I)u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?5U2D%t  
  {  +EFgE1w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g'p K  
} +1Vjw'P  
B.wYHNNV  
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。 *meZ8DV2DH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c;%_EN%  
wmk *h-  
return l(rhs) = r; 7Ilm{@ b=  
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。 N/]o4o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;KOLNi-B&  
RSr %n1  
template < typename Tp > I[=j&rK`  
class constant_t @|Fg,N<Y]  
  { )!Jc3%(B  
  const Tp t; 3,>0a  
public : pwO>h>ik  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CEXyrs<  
template < typename T > 3b*cU}go  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &Flglj~7l  
  { t2EHrji~  
  return t; 4FEk5D  
} *Nw&_<\9Q  
} ; F|F]970  
0n@rLF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `D>S;[~S7  
下面就可以修改holder的operator=了 v$~QU{ &  
6S\C}U/   
template < typename T > &yGaCq;0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^:6{22C{  
  { |s)Rxq){"V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  gG uZ8:f  
} yN~dU0.G6!  
k xP-,MD  
同时也要修改assignment的operator() 0F@"b{&0  
jH19k}D  
template < typename T2 > Acnl^x7Y1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e .]KL('  
现在代码看起来就很一致了。  i7]4W  
t/ +=|*  
六. 问题2:链式操作 -0?~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7P" | 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。 c#a @n 4  
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。 anIAM  
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。 E8>Ru i@9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6726ac{xz  
cS>e?  
template < typename T > ^9^WuSq  
struct result_1 &@%W29:  
  { ipQLK{]t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I3 .x9  
} ; KQacoUHrK?  
e:DkGy`-s  
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: &L#UGp $,  
.zS?9MP  
template < typename T > 8*8Zc/{  
struct   ref pF&(7u  
  { pcau}5 .  
typedef T & reference; 9v?N+Rb  
} ; LAVAFlK5  
template < typename T > ;w:M`#2  
struct   ref < T &> Sczc5FG  
  { UQ'\7OS  
typedef T & reference; #~SP)Ukp  
} ; 1=#q5dZ]  
/<E5"Mm%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7.C;NT  
Xua+cVc\y  
template < typename T > !vX D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^ s1Q*He  
  { a-l; vDs  
  return l(t) = r(t); $"0MU  
} HOw -]JSP2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 I([!]z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Nndddk`  
j*F`"df  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cU ? 0(z7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XS`M-{f`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s >e=?W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wi[~fI8^!  
最后的布局是: "J+3w  
                Add ~2<7ZtV=  
              /   \ ]d,S749(s  
            Divide   5 >2~+.WePu  
            /   \ uvtF_P/  
          _1     3 .{ 44a$)  
似乎一切都解决了?不。 J\d3N7_d  
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。 /TZOJE(2j  
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。 Qi_>Mg`x  
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: U Z.=aQ}M  
(rkyWz  
template < typename Right > O<96/a'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RRmLd/(  
Right & rt) const T?:glp[4I  
  { ZN! 4;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _u{c4U0,  
} !O-C,uSm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P8^hBv*  
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。 {T4  
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。 `VKf3&|<A  
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。 {z(xFrY  
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。 .uyGYj-C  
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? gN24M3{C  
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: A$#p%y b  
6fd+Q  /  
template < class Action > Z-E`>  
class picker : public Action *GxTX3i}vc  
  { jov:]Bic  
public : }| J79s2M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Z3dF)>  
  // all the operator overloaded |~'IM3Jw(Y  
} ; M@4UGM`J  
j'%$XvI  
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。 z |a sa*  
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: 8'<-:KG  
)t$,e2FY  
template < typename Right > @fs`=lL/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A3B56K  
  { vk*=4}:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !PrwH;  
} Gp4A.\7  
N5]0/,I}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > } b=}uiR#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :T]o)  
xEf'Bmebk  
template < typename T >   struct picker_maker VYt!U  
  { sXi=70o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }-~X4u#   
} ; yHHt(GM|o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WcHgBbNe  
  { eFpTW&9n  
typedef picker < T > result; [%9no B  
} ; MF~H"D n  
(q{Ck#+  
下面总的结构就有了: LbaK={tR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ogL EtqT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jV? }9L^;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PQK(0iCo4  
至此链式操作完美实现。 k]5Bykf`Ky  
SV v;q?jZ  
TJ: ]SB  
七. 问题3 h~(G$':^  
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。 krsYog(^z  
M7ers|&{  
template < typename T1, typename T2 > 0PU8 #2pR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UlAzJO6"  
  { qZ}P*+`Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); deM7fN4lTi  
} aYuD>rD  
" R-!(9k^`  
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: OiE;B  
]UH`Pdlt  
template < typename T1, typename T2 > Si_%Rr&jW  
struct result_2 &VV~%jl;k  
  { P( XaTU&-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ccLq+a|  
} ; 9G{;?c  
*xON W  
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? %F:)5gT?  
这个差事就留给了holder自己。 K4]g[z  
    hoQs @[  
)//I'V  
template < int Order > _U{zMVr  
class holder; u0#}9UKQ  
template <> >. '<J]  
class holder < 1 > \MjJ9u `8  
  { NPd%M  
public : =JKv:</.G  
template < typename T > 2gzou|Y  
  struct result_1 cs1l~bl  
  { 6ezS{Q  
  typedef T & result; Tszp3,]f  
} ; 34wkzu  
template < typename T1, typename T2 > {dL?rQ>5L  
  struct result_2 MXzVgy  
  { "y_#7K  
  typedef T1 & result; %H]lGN)  
} ; X=Ys<TM,  
template < typename T > q^A+<d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3,]gEE3  
  { RjWqGr;bO  
  return (T & )r; -i4&v7"  
} $KLD2BAL  
template < typename T1, typename T2 > I!>\#K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {X[ HCfJd  
  { Ux#x#N  
  return (T1 & )r1; +V{7")px6  
} 8E4mA5@   
} ; `2`\]X_A{  
] )F7)  
template <> @BrMl%gV  
class holder < 2 > w.lAQ5)I%\  
  { =xNv\e  
public : '0\@McU]  
template < typename T > 4<cz--g  
  struct result_1 \mw(cM#:  
  { -0_d/'d  
  typedef T & result; ?W0)nQU  
} ; zH>hx5,k'X  
template < typename T1, typename T2 > N.4q.  
  struct result_2 549jWG  
  { #fJ] o_  
  typedef T2 & result; rQEyD  
} ; 5w\fSY  
template < typename T > 52b*[tZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OKi\zS  
  { vTaJqEE  
  return (T & )r; $b<6y/"  
} =xsTDjH>  
template < typename T1, typename T2 > ovwQ2TuK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GEEW?8  
  { @&]#uRl|[  
  return (T2 & )r2; <L{(Mj%Z  
} 8ZCoc5  
} ; [tg^GOf '  
H)aQ3T4N5  
etoo #h"]1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8[|UgI,>z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4n %?YQ[t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kKPi:G52F  
W`"uu.~f  
return l(i, j) = r(i, j); +uBLk0/)>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 01T`Flz  
M;0]u.D*=  
  return ( int & )i; fZxIY,  
  return ( int & )j; n.sbr  
最后执行i = j; fM #7y [  
可见,参数被正确的选择了。 UG'bOF4  
Wm H~m k"  
F  q!fWl  
y!5$/`AF  
?6nF~9Z'  
八. 中期总结 y$3;$ R^  
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: $5v0m#[^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .<z!3O&L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N`E-+9L)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8/t$d#xHI  
h'$QC )P  
rJa$9B*^  
"+zCS|   
50 A^bbid  
T \CCF  
九. 简化 >Bs#Xb_B]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %lX%8Z$v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ur vduE  
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: (mtoA#X1:h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s;1]tD  
  +-*/&|^等 S,U Pl}KF  
2. 返回引用。 (;%|-{7e-  
  =,各种复合赋值等 nuoPg3Nl  
3. 返回固定类型。 TRZRYm"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JT9N!CGZ  
4. 原样返回。 x Au/  
  operator, ,v&L:a  
5. 返回解引用的类型。 +kq'+Y7  
  operator*(单目) i5>+}$1  
6. 返回地址。 5@hNnh16  
  operator&(单目) O$kq`'9  
7. 下表访问返回类型。 +dBz`W D  
  operator[] LTJc,3\,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 % aUsOB-RV  
  operator<<和operator>> >HPdzLY?  
DAg58 =qJ  
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。 RNPbH.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N$x tHtz8"  
SxK:]Aw  
template < typename Left > ~2d:Q6  
struct value_return k|BHnj  
  { vA)O {W\o  
template < typename T > k8,?hX:  
  struct result_1 s/:Fwr4q#a  
  { p'sc0@}_O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @$"L:1_  
} ; )HD`O~M>  
`:O\dN>ON  
template < typename T1, typename T2 > >a1{397Y}  
  struct result_2 ;. wX@  
  { QRLJ_W^&u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )RYG%  
} ; bS >0DU   
} ; ubu?S%`  
Qm8) 4?FZ  
N$TL;T>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;pD)m/$h`  
q> s-Y|  
下面我们来剥离functor中的operator() 4wi(?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xnuzr" 4u  
/U6% %%-D`  
return l(t) op r(t) mp~{W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `.#@@5e  
return op l(t) Qp2I[Ioz3  
return op l(t1, t2) 9_fePS|Z4  
return l(t) op wh:1PP  
return l(t1, t2) op VR!-%H\AW  
return l(t)[r(t)] 51# "3S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &x-TW,#Ks  
~|wos-nM  
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: i)Lp7m z  
单目: return f(l(t), r(t)); !:LJzROh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4yaxl\2  
双目: return f(l(t)); T\VNqs@  
return f(l(t1, t2)); x90jw$\%7  
下面就是f的实现,以operator/为例 *?yJkJ"  
1!p/6  
struct meta_divide yMLOUUWa8x  
  { >QHo@Zqj(  
template < typename T1, typename T2 > Gg\G'QU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Aa?I8sbc  
  { u@p?  
  return t1 / t2; 7&O`p(j  
} qQxz(}REu9  
} ; 0aR,H[r[?  
JK#vkCkyM  
这个工作可以让宏来做: Ufo>|A6;$  
5FC4@Ms`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G6K  <  
template < typename T1, typename T2 > \ [oc~iDx%W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <B /5J:o<  
以后可以直接用 # x>ga  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rq~t4sA:  
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 +:6Ii9G N  
(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。。。) Lt#'W  
Sx ] T/xq  
i.iio-  
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 kllQca|$4  
/?"8-0d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8_d -81Dd  
class unary_op : public Rettype %;z((3F  
  { IGFGa@C  
    Left l; +TeFt5[)h  
public : Fk^3a'/4KJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lEPAP|~uw  
{OT:3SS7  
template < typename T > j1Yq5`ia  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ovf/;Q/}  
      { WW@"Z}?k  
      return FuncType::execute(l(t)); &jV_"_3n  
    } ~9D~7UR  
^_p%Yv  
    template < typename T1, typename T2 > d0 er^ ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %up}p/?  
      { ;52'}%5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h5|.Et  
    } 2aNT#J"_  
} ; F5gObIJtuY  
Jx-wO/  
W VkR56  
同样还可以申明一个binary_op iO!6}yJ*V  
++[5q+b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d]0a%Xh[  
class binary_op : public Rettype % U`xu.  
  { ~3WL)%  
    Left l; Q |i9aE  
Right r; `GQ{*_-  
public : RE46k`44  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6R}j-1 <n  
a0Oe:]mo\  
template < typename T > -E&e1u,Mi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ul5|.C  
      { !)NidG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  W^g[L:s  
    } w,.qCpT$_  
ySdN;d:q  
    template < typename T1, typename T2 > #Gv{UU$]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d<o.o?Vc  
      { US?Rr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~el-*=<m  
    } _JGs}aQ  
} ; j kn^Z":  
?~ULIO'  
+6W(z3($  
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 >`V}U*}*H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e`U Qz$4!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9\O(n>  
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。 yOHXY&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K <`>O, F  
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。。。 A{,n;;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lue|Plm[y  
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) 4\ $3  
下面是修改过的unary_op SHdL /1~t  
l\q} |o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )c tr"&-  
class unary_op >w'$1tc?+F  
  { %l9$a`&  
Left l;  7 Yv!N  
  mv Ov<x;l  
public : ~I_owCVZ  
8<PKKDgbfd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E[Bo4?s&^  
k&s; {|!  
template < typename T > SX+RBVZU  
  struct result_1 #n})X,ip2  
  { 66ohmP@04Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^7XAw: ?  
} ; }Zl"9A#K  
;[5r7 jHU  
template < typename T1, typename T2 > k 'zat3#f  
  struct result_2 -l*A  
  { \aSz2lxEHn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZCiY,;c  
} ; T |"`8mG  
r?p{L F  
template < typename T1, typename T2 > juno.$ 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3o8\/-*<  
  { cx(2jk}6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LM,fwAX  
} !*a[jhx  
[e4![G&y`  
template < typename T > 6$ e]i|e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9D4-^M:a  
  { != zx  
  return OpClass::execute(lt(t)); *6*-WV6  
} 79ZxqvB\  
c4]u&tvjJ  
} ; ;L6Xs_L~  
L$JI43HZ  
.9 kyrlm  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug h[U7!aM  
好啦,现在才真正完美了。 }:#dV B+  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0\ f-z6  
~iTxv_\=6u  
template < typename Right > 6Y?`=kAp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9O >z4o  
  { i>GdRG&q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1X@b?6  
} A@ VaaX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @l>Xnqx)  
8R/ *6S=&  
7*'@qjTos  
rWr/p^~  
1X:&* a"5  
十. bind h3 @s2 fK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p{C9`wi)  
先来分析一下一段例子 zD_H yGf  
=~,l4g\  
n6cq\@~A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &>=#w"skb6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P6HGs? *  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "L_-}BK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "?H+ u/8$  
我们来写个简单的。 Ar`\ N1a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ruj.J,  
对于函数对象类的版本: uC[d%v`  
WZ"W]Jyy{  
template < typename Func > on5 0+)uN  
struct functor_trait P`2&*2,  
  { >EBC 2WJ  
typedef typename Func::result_type result_type; K -E`y  
} ; DB8s  
对于无参数函数的版本: 1f;or_f#k?  
UPO^V:.R4  
template < typename Ret > ysth{[<5F3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5B|,S1b  
  { 2FT-}w0;  
typedef Ret result_type; AfE%a-;:  
} ; b7v dk  
对于单参数函数的版本: B(Y.`L? %E  
0BXs&i-TP5  
template < typename Ret, typename V1 > y< ud('D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @LC~*_y   
  { ?Ccw4]YO,=  
typedef Ret result_type; xppkLoPK  
} ; f !!P  
对于双参数函数的版本: 3{q[q#"  
:B^mV{~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?%;B`2 nDR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V0T<eH<  
  { o'^phlX  
typedef Ret result_type; T0?uC/7H  
} ; id4]|jb  
等等。。。 /=ACdJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V^vLN[8_\  
ex0oAt^  
template < typename Func > #nbn K  
struct func_return |Cq8%  
  { qxSs ~Qc  
template < typename T > \ %_)_"Q  
  struct result_1 i :EO(`  
  { #~*XDWvIS~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #!1IP~  
} ; v*XkWH5  
ex=)H%_|  
template < typename T1, typename T2 > -[<vYxX:h:  
  struct result_2 gE1|lY$NL  
  { e SK((T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "Whwc   
} ; ~R$[n.Vpk  
} ; XK3!V|y`  
bZK+9IR  
YPG,9iZ&f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <oZ(ng@X  
A$N+9n\  
template < typename Func, typename aPicker > *f?S5 .  
class binder_1 o[n<M> @  
  { qr9Imr0w<  
Func fn; !^]q0x  
aPicker pk; /Go>5 B>  
public : f!EOYowW  
IQ=CNby:  
template < typename T > pqOA/^ar  
  struct result_1 nrF!;:x  
  { D|[/>x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p!QR3k.9s  
} ;  I}rGx  
h&q=I.3O|?  
template < typename T1, typename T2 > 7^&lbzVbm(  
  struct result_2 R~!\ -6%_  
  { / Z1Wy-Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '%);%y@v  
} ; dA|Lufy#  
Q|Nzbmwh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4p?+LdL  
,T/GW,?  
template < typename T > 7t`E@dm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r)c+".0d^  
  { Kyu@>9Ok  
  return fn(pk(t)); An/>0 5|  
} 9}.,2JE  
template < typename T1, typename T2 > j6RJC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lblet  
  { J-b~4  
  return fn(pk(t1, t2)); h)7v1,;w'  
} $1b]xQ  
} ; 7KeXWW/d  
 !,Qm  
/i> ?i@O-  
一目了然不是么? %7iUlO}}V  
最后实现bind :a=ro2NH  
5 d>nIKW  
@J kui  
template < typename Func, typename aPicker > E7k-pquvE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5Ws5X_?d  
  { AL(n *,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $^] 9  
} 23)F-.C}j  
K<RmaXZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o*?[_{x W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }Q,(u   
P_kaIPP  
十一. phoenix -hQ96S8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &qNP?>C!=  
G~JC gi  
for_each(v.begin(), v.end(), _'H2>V_  
( ^6ExW>K  
do_ PG\\V$}A(  
[ OY+!aG@.  
  cout << _1 <<   " , " !}z%#$  
] )lQN)! .)  
.while_( -- _1), 0T7M_G'5Q  
cout << var( " \n " ) ~o}moE/ ;O  
) +dDJes!]  
); <m~T>Ql1  
MP6 \r  
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: @=02  
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 yBr$ 0$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q~x*bMb.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j@%K*Gb`  
A"Tc^Ij  
p Z0=  
template < typename Cond, typename Actor > t^`<*H  
class do_while luJ{Iq  
  { We[<BJ o4  
Cond cd; |3s.;w K  
Actor act; ,G916J*XA  
public : jK& Nkp  
template < typename T > iSnIBs9\  
  struct result_1 7~nIaT  
  { ['/;'NhdlY  
  typedef int result_type; VC/R)%@%  
} ; (3)C_Z  
QBg}2.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -fb1cv~N  
HR/k{"8W4Q  
template < typename T > L#@l(8.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , LCH2r  
  { {KF7j63  
  do nL 1IS  
    { XMjI}SPG  
  act(t); p=:7 atE  
  } P&qy.0  
  while (cd(t)); I@8+k&nXS  
  return   0 ; v]LFZI5  
} fs]#/*RR  
} ; .d<~a1k  
P58\+9d_  
jrDz7AfA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X7'h@>R   
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。 qkIA,Kgy  
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。 v1`bDS?*Q  
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。 S/#) :,YS  
下面就是产生这个functor的类: MAsWds`bpB  
u.ULS3`C/X  
k+W  
template < typename Actor > sg'Y4  
class do_while_actor k@'?"CP\Xq  
  { @\x,;!N@  
Actor act; GM34-GH+  
public : Vvxc8v:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O+CF/ipX/  
eY0Ly7  
template < typename Cond > yb@X*PW/z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SL?%/$2g=O  
} ; }'@tA")-)  
*#X+Gngo  
8eg2o$k_,#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F9>(W#aC  
最后,是那个do_ lW{I`r\]  
*so6]+)cU  
,*9#c*'S  
class do_while_invoker =RCfibT!C  
  { ; /6:lL  
public : *~\;&G29Y  
template < typename Actor > @LwVmR |{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %8bFQNd  
  { ~FK+bF?%  
  return do_while_actor < Actor > (act); rRF+\cP?.  
} Z_eqM4{  
} do_; Mt7X<?GZm  
#R"9)vHp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]5qjK~,4b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 brp N >\  
最后来说说怎么处理break和continue ":(Cpf0  
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。 UcKWa>:Fi  
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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