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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AS4m227  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 unjo&  
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, 7e}p:Vfp  
TpMfk7-  
?e&CbVc4  
P\SD_8  
  class filler QC ?8  
  { t@)~{W {  
public : 'fK_J}+P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :~6%nFo  
} ; AZ!G-73  
\k;raQR4t*  
P+"#xH  
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(SeD)ml  
 FcfN]!  
/Rt/Efu  
YMqL,& Q{1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rr9HC]63  
G)b]uX  
8|yhe%-O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n=hz7tjaz  
W,wg@2  
|#!25qAT  
G-,PsXSwe  
二. 战前分析 :5@7z9 >  
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。 w8> T ~Mv  
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 7d'@Z2%J0  
.@=d I  
:i:Zc~%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wl(}F^:/`  
  /* --------------------------------------------- */ =PO/Q|-v?  
vector < int *> vp( 10 ); :q6hT<f;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &TC  
/* --------------------------------------------- */ G?jY>;P)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FVF: 1DT  
/* --------------------------------------------- */ X*FK6,Y|(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); : PQA9U|  
  /* --------------------------------------------- */ O7rm(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q{KRM\ooYs  
/* --------------------------------------------- */ _L# Tp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Blaj07K  
r>osa3N'  
 hA/FK  
8U\ +b?}  
看了之后,我们可以思考一些问题: ncS^NH(&  
1._1, _2是什么? D:.^]o[  
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。 -AcQ_dS  
2._1 = 1是在做什么? U*1~Zf  
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。 QuF%m^aE  
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。 Of:e6N  
#2u-L~n  
Zvr(c|Q  
三. 动工 `=CF | I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -U; s,>\)  
KZD&Ih(vC  
,[cWG)-  
gB kb0  
template < typename T > 9rA3qj%  
class assignment Zz/w>kAG*{  
  { BAzqdG  
T value; ^!kv gm<{$  
public : b[BSUdCB  
assignment( const T & v) : value(v) {} G%'h'AV"  
template < typename T2 > ]=]'*Z%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -,XS2[  
} ; oD"fRBS+$  
PT\5P&2o@  
>8>.o[Q&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !4*@H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^z)lEO  
li;P,kg$  
)Hev -C"  
IXz ad  
  class holder q)@.f.  
  { R` X$@iM  
public : .cu5h   
template < typename T > 9N'$Y*. d<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CQv [Od  
  { -R&h?ec  
  return assignment < T > (t); b_wb!_  
} %lV>Nc|iz=  
} ; .h7b 4J  
sav2.w  
MfYe @ ;m  
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: );,#H`'  
fcV/co_S6  
  static holder _1; [5m;L5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?*4]LuK6  
LO` (V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4["}U1sG  
而不用手动写一个函数对象。 0udE\/4!^  
TOBAh.1  
kdW i!Hp  
4|Y0 $(6o  
四. 问题分析 wv?`3:co  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 dC.uK^FuJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9&2kuLp?P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c 6?5?_ne  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?m~x%[Vn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mTs[3opg  
^[ id8  
五. 问题1:一致性 4|XE f,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| qrt+{5/t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H;$w^Tr  
5[Q44$a{  
struct holder kSI,Q!e\  
  { j l7e6#zu  
  // EoOrA@N  
  template < typename T > (tVY /(~#  
T &   operator ()( const T & r) const !N)oi $T%  
  { Qh{=Z^r  
  return (T & )r; b!`:|!7r'  
} - iJ[9O  
} ; xQmk2S` y  
Kvk;D ]$  
这样的话assignment也必须相应改动: if `/LJsa  
:$9 4y{  
template < typename Left, typename Right > nQ/ha9v=n  
class assignment kB~ :HQf  
  { yLY2_p- X  
Left l; G1P m!CM=  
Right r; k@wT,?kD  
public : 9Y/c<gbY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YemOP9  
template < typename T2 > {8UBxFIM(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^U`[P@T  
} ; z:fd'NC  
!CsoTW9C:  
同时,holder的operator=也需要改动: SJy?^  
&Nec(q<  
template < typename T > QDgOprha  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p*dez!  
  { 3Um\?fj>}(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o >W}1_  
} V;)'FJ)]  
=-vk}O0C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .Q?AzU,2D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #s]]\  
#}B~V3UD  
return l(rhs) = r; b%v1]a[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q2Q`g`*O:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }>p)|Y T"/  
;APg!5X  
template < typename Tp > \l]jX: 9(  
class constant_t ;Y)?6^"  
  { Z 4t9q`}h  
  const Tp t; ^ S%4R'  
public : p?d Ma_ g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bJe^x;J9  
template < typename T > Fd ]! 7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uQ&xoDCB  
  { 4q~l ?*S  
  return t; ;vd%=vR  
} @9QHv  
} ; %r|fuwwJO  
1`h`-dqr#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OCR x|  
下面就可以修改holder的operator=了 KK7Y"~ 9&-  
o+q 5:vJt  
template < typename T > ;f6G&>p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q WP1i7]=/  
  { Y$'fds4P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s+ 0$_&xR  
} 6?hv ,^  
r3iNfY b  
同时也要修改assignment的operator() 4RdpROK  
B8;ZOLAU  
template < typename T2 > d B?I (  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gNxnoOY  
现在代码看起来就很一致了。 2{&|%1Jg  
Q <78< #I  
六. 问题2:链式操作  -EITz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .$?s :t  
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。 *D|6g| Hb  
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。 h`5au<h<  
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;A"`Il  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N\xqy-L9  
W'6*$Ron  
template < typename T > &<v# ^2S3  
struct result_1 Z\@vN[[  
  { xat)9Yb}0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3xj<ATSe  
} ; 9K)OQDv%6D  
|e+I5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 46$u}"E  
aY"qEH7]  
template < typename T > y0rT=kU  
struct   ref 9l(e:_`_  
  { W]rXt,{ &  
typedef T & reference; ef|Y2<P  
} ; -|V@zSKr3  
template < typename T > 4jar5Mz  
struct   ref < T &> 3 :f5xF  
  { czedn_}%Q  
typedef T & reference; 5oORwOP  
} ; N7Ne  
*A8CJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N8m^h:b  
XrBLw}lD`N  
template < typename T > m ;[z)-&"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~6@~fhu  
  { ?(ks=rRK  
  return l(t) = r(t); m6g+ B>  
} |!&,etu  
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。 F,4Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &A%#LVjf  
xb1)ZJH  
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 8xL-j2w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8mx5K-/,y^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a@m>S$S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /T_tI R>  
最后的布局是: y.mojx%?a  
                Add @ZT25CD  
              /   \ +mAMCM2N  
            Divide   5 T@k&YJ  
            /   \ t6 js@Ih  
          _1     3 :*Ckq~[Hg  
似乎一切都解决了?不。 M@csB.'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4W^0K|fq  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 b_][Jye&P  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s{A-K5S  
^\_`0%`>  
template < typename Right > >-oa`im+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [[TB.'k  
Right & rt) const 6bfk4k  
  { 8/=[mYn`-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \@I.K+hj$  
} 7b Gzun&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .R:eN&Y 8y  
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。 l`,`N+FG  
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|P2a[  
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。 (-"A5(X:/  
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。 %yptML9  
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? W%Um:C\I  
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: 93YD\R+q  
> %d]"]  
template < class Action > -6)ywq^{z  
class picker : public Action YM#XV*P0 q  
  { '8%aq8  
public : ~ocd4,d=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R?X9U.AcW  
  // all the operator overloaded [IW@ mn>  
} ; m<OxO\Mpf  
?F`lI""E  
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。 H&%=>hyX  
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: fpoH7Jd V  
Kji}2j'a  
template < typename Right > L{(r@Vu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7N'F]x  
  { F3wRHq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M2V.FYV{j>  
} %zX'u.}8#  
)rj.WK.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6bqJM#y@  
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。 21cIWvy  
2|Tt3/Rn  
template < typename T >   struct picker_maker ,PIdPaV--  
  { R]ppA=1*_l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b^A&K@[W#,  
} ; 0BE%~W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0.+iVOz+Y  
  { s?_b[B d  
typedef picker < T > result; +mxsjcq0  
} ; 6W#+U<  
cYGZZC8|K  
下面总的结构就有了: +>I4@1qC-|  
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。 rJNf&x%6  
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。 Y!Z@1V`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |y=CmNG,  
至此链式操作完美实现。 TF3Tha]  
OFUN hbg  
dQizM^j  
七. 问题3 fM2[wh@  
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。 bfa5X<8  
ZJw9 2Sb  
template < typename T1, typename T2 > \,(tP:o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E}a3.6)p  
  { 4.VEE~sH$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a(}jn|  
} _q8s 7H  
FtF!Dtv  
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: =z@'vu$Fh  
^5GS !u"  
template < typename T1, typename T2 > ,lN!XP{M6w  
struct result_2 O|gb{  
  { DR=>la}!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /CZOO)n  
} ; Pu*st=KGB  
t+h"YiT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J(l6(+8  
这个差事就留给了holder自己。 @MN>ye'T  
    {0QA+[Yd&!  
WG^D$L:  
template < int Order > Y ,}p  
class holder; !`aodz*PO  
template <> s:fnOMv "  
class holder < 1 > T;FzKfT|  
  { (@&|  
public : wvq<5gy}  
template < typename T > _Juhl^LM;  
  struct result_1 -'8|D!>v2  
  { 2QBtwlQ?[  
  typedef T & result; +ckj]yA;  
} ; .b]oB_  
template < typename T1, typename T2 > \64(`6>  
  struct result_2 2_Pe/  
  { 'ugG^2Y  
  typedef T1 & result; i!Ne<Q  
} ; \SMH",u  
template < typename T > t@4vEKw?.X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C{>?~@z&5  
  { TbX ZU$[c  
  return (T & )r; %/>_o{"hw  
} q#WqU8~Y  
template < typename T1, typename T2 > JP@UvDE|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mKn[>M1  
  { 0,/[r/=jT  
  return (T1 & )r1; | _S9U|  
} b,K1EEJ  
} ; As>po +T*  
-eNi;u  
template <> *}2o \h6Q  
class holder < 2 > T]i~GkD\  
  { 2.:b   
public : f<zh-Gq  
template < typename T > B! -W765Y  
  struct result_1 j#~4JGZt  
  { 2C-RoZ~  
  typedef T & result; dm.3.xXq  
} ; LpF6e9V\Wp  
template < typename T1, typename T2 > =l_eliM/  
  struct result_2 8zY)0  
  { =]Ek12.  
  typedef T2 & result; q$HBPR4h  
} ; Rd#,Tl\  
template < typename T > [S9nF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lL83LhE}<  
  { dY O87n  
  return (T & )r; [hiOFmMJZ-  
} g6*}& .&  
template < typename T1, typename T2 > E3KP jK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SD697L9  
  { o@>5[2b4  
  return (T2 & )r2; CiMN J  
} y\%4Dir  
} ; t71 0sWh{  
4 A  
F 'h[g.\}  
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> >。 K+GjJ8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Dljq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DSIa3! 0  
{wMCo ,  
return l(i, j) = r(i, j); \KPz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  T  
Sa@Xh,y Z  
  return ( int & )i; ZERd#7@m+  
  return ( int & )j; %8$wod6  
最后执行i = j; pFG~XW  
可见,参数被正确的选择了。 |Rab'9U^  
t Y^:C[  
ksK lw_%o  
L Xx 3  
!}vz_6)  
八. 中期总结 'uPqe.#?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _mO\Nw0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *qR tk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 20Rgw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,qr)}s-  
iE&`F hf?  
M1oCa,8M+  
9w AP%xh  
T8RQM1D_s  
9^}GUJy?  
九. 简化 GEvif4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +^"|FtKhE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VWNmqeP  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E@N_~1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V&f3>#n\  
  +-*/&|^等 sB"]R%`_  
2. 返回引用。 Y${ $7+@  
  =,各种复合赋值等 IYj-cm  
3. 返回固定类型。 [` i;gx[^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .jRXHrK;  
4. 原样返回。 -MU^%t;-  
  operator, EGa}ml/G  
5. 返回解引用的类型。 +XIN-8  
  operator*(单目) 4+uAd"  
6. 返回地址。 Yt{Y)=_t  
  operator&(单目) 5ax/jd~}  
7. 下表访问返回类型。 4f/8APA  
  operator[] WRNO) f<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5^5h%~)}  
  operator<<和operator>> +^%F8GB  
, R]7{7$  
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。 UV:_5"-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,0 ])]  
|fa3;8!96  
template < typename Left > $60+}B`m  
struct value_return :oZ30}  
  { AAs&wYp8Yh  
template < typename T > SIg=_oa   
  struct result_1 E>7[ti_p5  
  { C f<,\Aav  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T{ojla(  
} ; ]6(NeS+  
A\?O5#m:$  
template < typename T1, typename T2 > ;,F}!R  
  struct result_2 3c ^_IuW-  
  { bS0LjvY9g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Nlo*vu  
} ; UZdpKi@  
} ; 3 8f9jF%7j  
dM$]OAT  
/*8"S mte  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "V^(i%E;  
'g$|:bw/  
下面我们来剥离functor中的operator() V862(y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _El=M0  
4w\')@`[jk  
return l(t) op r(t) udw5A*Ls  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N7[i443a  
return op l(t) x2 tx{Z  
return op l(t1, t2) gTs5xDvJ  
return l(t) op d*!,McBn  
return l(t1, t2) op ]xFd_OHdb  
return l(t)[r(t)] sKNN ahGjh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x0 3|L!n  
:r!nz\%WW  
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: fUE jl  
单目: return f(l(t), r(t)); [P"#?7 N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kELV]iWb  
双目: return f(l(t)); SB]|y -su  
return f(l(t1, t2)); (LGx;9S?  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xd{"+'29  
+A/n <VH  
struct meta_divide #N7@p }P  
  { yfi.<G)S  
template < typename T1, typename T2 > rq+E"Uj?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @m#7E4 +  
  { F2lTDuk>C  
  return t1 / t2; R ]HHbD&;  
} ++5So fG@  
} ; iN=-N=  
v=@Z,-  
这个工作可以让宏来做: <Ms,0YKx  
qm8[ ^jO&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >^kRIoBkg  
template < typename T1, typename T2 > \ :+Y+5:U]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ /]u72?rP  
以后可以直接用 1VH7z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ..;}EFw5  
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 XWH~o:0<2  
(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。。。) D&:,,Dp  
'IKV%$k  
w}X<]u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 / 9^:*,  
FUiEayM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~X)Aw 3}F  
class unary_op : public Rettype Z;-=xp  
  { |*K AqTO0  
    Left l; IP9mv`[  
public : hvwKhQ}wX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7c5+8k3  
jgK8} C  
template < typename T > lN -vFna  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <$qe2Ft Uq  
      { A )tGB&  
      return FuncType::execute(l(t)); 1 cvoI  
    } #2^eGhwnI  
2mRm.e9?  
    template < typename T1, typename T2 > ]>B>.s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R %aed>zo  
      { M4~^tML>Ey  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .SAOE'Foo  
    } Lzm9Kh;  
} ; ER;?[!  
M&wf4)*%0+  
*QH@c3vUe\  
同样还可以申明一个binary_op o/t^rY y  
 _xjw:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~M _ @_  
class binary_op : public Rettype a9}7K/Y=d  
  { p.~hZ+ x_  
    Left l; RoS&oGYqR  
Right r; 0go{gUI  
public : Y HSdaocp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FhpS#, Y$  
1P;J%.{  
template < typename T > /g(WCKva  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ps[HvV"  
      { t<h[Lb%{T4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?d&l_Pa0e  
    } q|r^)0W  
oG{0 {%*@  
    template < typename T1, typename T2 > lC|`DG-B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~>6d}7xs  
      { (#KSwWo{ed  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (JenTL`%u  
    } rvfS[@>v  
} ; UNY O P{  
=#L\fe)q)  
v'=$K[_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [ *P~\' U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?V&# nA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s3<gq x-&r  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W2yNwB+{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nM#/uuRl|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N(c`h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #$n >+ lc  
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) gV~_m  
下面是修改过的unary_op ^hZZ5(</8P  
w eX%S&#?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DL<b)# h#  
class unary_op ,! b9  
  { #w]UP#^io  
Left l; y Ny,$1  
  kZ5;Fe\*  
public : S,0h &A9  
uE E;~`G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ERTjY%A  
7C / ^ Gw  
template < typename T > yrvV<}  
  struct result_1 AcHr X=O  
  { aoqG*qh}b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [Z]%jABR  
} ; -<0xS.^  
88uoA6Y8h  
template < typename T1, typename T2 > 10}< n_I  
  struct result_2 -8zdkm8k  
  { d%,@,>>)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uE &/:+  
} ; Y' FB {  
80_}}op ?8  
template < typename T1, typename T2 > -sqd?L.p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .o#A(3&n  
  { nQ+$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0q6xXNAX  
} dp}s]`x+  
zQ~N(Jj?h  
template < typename T > ~~r7TPq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p!/!ZIo  
  { L$t.$[~L  
  return OpClass::execute(lt(t)); /Z| K9a  
} u(W>HVEG  
M!R=&a=Z  
} ; -y|*x-iZ  
1`Z:/]hl  
joA>-k04  
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 nPW=m`jG  
好啦,现在才真正完美了。 qx5jaa3  
现在在picker里面就可以这么添加了: _s18^7  
`(uN_zvH  
template < typename Right > ZyX+V?4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N(J'h$E  
  { A1Es>NK[qW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XOL_vS24  
} Suo%uD  
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。 PiIP%$72O  
##6u  
7I/a  
)">uI\bi  
#;0F-pt  
十. bind z!G?T(SpA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l@:&0id4I  
先来分析一下一段例子 ,K15KN.'  
RF[Uy?es  
s5\<D7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sK@]|9ciQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dv cLZK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 50e vWD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3~%M4(  
我们来写个简单的。 :sX4hZK =G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9 lXnNK |]  
对于函数对象类的版本: oD3]2o/  
9\Md.>  
template < typename Func > 1\aV4T  
struct functor_trait BU<Qp$ &  
  { $9@3dM*E?Z  
typedef typename Func::result_type result_type; PDpuHHB  
} ; GYrUB59  
对于无参数函数的版本: 4(? Z1S  
cTja<*W^xv  
template < typename Ret > KFBBqP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *X!+wK-+  
  { Gvl,M\c9-  
typedef Ret result_type; 4axuE]  
} ; t>vr3)W  
对于单参数函数的版本: G0u H6x?  
*|OUd7P:hU  
template < typename Ret, typename V1 > BsR3$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *+%$OH,  
  { ^|%N _ s  
typedef Ret result_type; XMF#l]P  
} ; kl|m @Nxp  
对于双参数函数的版本: BPSi e0  
+3 J5j+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uHuL9Q^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JMfv|>=  
  { oXQI"?^+  
typedef Ret result_type; l!<(}?u9  
} ; RF [81/w]  
等等。。。 [dy0aR$>d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t(99m=9>  
19bqz )  
template < typename Func > by$S#e f  
struct func_return S;SI#Vg@  
  { !KtP> `8  
template < typename T > a+B3`6  
  struct result_1 xB_7 8X1  
  { S]ed96V v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )0\D1IFJ  
} ; *-3*51 jW  
'#Q\p6G&_  
template < typename T1, typename T2 > WtlLqD!_D  
  struct result_2 &x3R+(H {  
  { 1QbD]"=n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ow {NI-^K  
} ; S" PJ@E}^E  
} ; q3D,hG_  
xf;Tk   
#iT3 aou  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }}LjEOvL=  
CpU y~  
template < typename Func, typename aPicker > ] V,#>'  
class binder_1 m[%P3  
  { q4niA  
Func fn; M y!;N1  
aPicker pk; 0KN'\KE  
public : K7ZRj\(CJv  
,IPryI   
template < typename T > dF^`6-K1  
  struct result_1 g{Hb3id9  
  { L,3%}_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Qt2?  
} ; 2 U3WH.o  
IIAm"=*  
template < typename T1, typename T2 > Y+C6+I<3  
  struct result_2 ?^U1~5ff)  
  { &g!yRvM!;Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p@3 <{kLm  
} ; iwfH~  
={I(i6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} } O:l]O`  
qJK6S4O]  
template < typename T > "4CO^ B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #VuiY  
  { mpzm6I eu  
  return fn(pk(t)); (wp?tMN5#  
} bKQ-PM&I/t  
template < typename T1, typename T2 > fK4NmdTV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \O\veB8  
  { R}$A>)%dx  
  return fn(pk(t1, t2)); ~g&Gi)je  
} |Gt]V`4  
} ; 30QQnMH3  
xKXD`-|W  
Gu%}B@4^  
一目了然不是么? TYedem<$  
最后实现bind {+ WI>3  
51puR8AG>  
*KPNWY9!W  
template < typename Func, typename aPicker > )z7+%nTO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \Bn$b2j!%  
  { JjG>$z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); = $6pL  
} +|Mi lwr  
^%x7:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7.B]B,]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }#E~XlX^  
%loe8yt  
十一. phoenix \)BDl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /pz(s+4=  
yV5AVM o  
for_each(v.begin(), v.end(), 0GnbE2&  
( BoXGoFn  
do_ Jek)`D  
[ ^qPS&G  
  cout << _1 <<   " , " Ok_)C+o  
] #zKF/H|_R  
.while_( -- _1), -;U3$[T,J7  
cout << var( " \n " ) XD|vB+j\O  
) 6E.64+PJw  
); J,^eq@(  
6n'XRfQp)&  
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: vLh,dzuo  
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 ^BQ*l5K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @Ke3kLQ_\X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xkkW?[&  
z*&r@P -  
m>-(c=3  
template < typename Cond, typename Actor > :_+Fe,h>|  
class do_while O\zGN/!  
  { fu7J{-<<R  
Cond cd; 0V?:5r<  
Actor act; -_~T;cj6  
public : 6Er%td)f  
template < typename T > \:91BQP c  
  struct result_1 =]F15:%Z q  
  { \B D'"  
  typedef int result_type; qGKQrb,K  
} ; =j!Ruy1  
.{LJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LxxFosi8  
Fd@:*ER  
template < typename T > j?P8&Fm<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D[R<H((  
  { xnG,1doa  
  do 3}X;WE `  
    { |%-:qk4rG  
  act(t); +#R<emW  
  } NQhlb"Ix  
  while (cd(t)); S t0AV.N1  
  return   0 ; $5a%hK  
} 7eekTh, ?  
} ; U^{'"x+  
_J`q\N K  
zq&,KZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [vY? !  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x'wT%/hp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3ws}E6\D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z CS{D  
下面就是产生这个functor的类: 6s|4'!  
tL~?)2uEN  
hh>mX6A  
template < typename Actor > ckPI^0A!  
class do_while_actor f")*I  
  { xYCX}bksh  
Actor act; N HL{.8L{  
public : ['rqz1DL5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y #Xq@  
-964#>n[  
template < typename Cond > GS4 HYF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ce\ F~8y  
} ; \Q<Ur&J]%  
f*^)0Po  
, *A',  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *eo<5YUHt  
最后,是那个do_ wIT}>8o  
*PJg~F%  
79 ZBVe(}  
class do_while_invoker -O-qEQd  
  { csF!*!tta  
public : #7~M1/eH=t  
template < typename Actor > C4~`3Mk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .OC{,f+  
  { DIu rFDQSS  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^?)o,djY&  
} }$ZcC_  
} do_; r&t)%R@q  
>-{)wk;1&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z:PsQ~M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9V=bV=4:  
最后来说说怎么处理break和continue j7)Xm,wI8  
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。 6{r^3Hz  
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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