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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yl}'hRp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tbMf_-g  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, CWF(OMA  
UqHk2h-  
x~3N})T5  
YQ/  
  class filler R.nAD{>h*  
  { !V/Vy/'` *  
public : C]/]ot0%t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vl1`s ^}R  
} ; $=&a 0O#  
v0psth?qV  
$aIq>vJO9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W&MZ5t,k=  
BJA&{DMHm  
rLP:kP'b  
WTWONO>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b2rlj6d  
-lICoRO#  
Fl8*dXG&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rf@Cz%xDD  
C1/qiSHsh  
Y 1v9sMN,  
bxU2.YC  
二. 战前分析 f7&53yZF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~1xfE C/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4G ? Cu,$  
')G, +d^  
LsW7JIQd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K14FY2"  
  /* --------------------------------------------- */ |j2b=0Rpk  
vector < int *> vp( 10 ); UYLCzv~W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Wd2Z-I  
/* --------------------------------------------- */ ERka l7+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]{.iv_I  
/* --------------------------------------------- */ kJP` C\4}f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ICvl;Q  
  /* --------------------------------------------- */ )s-[d_g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `eo$o!  
/* --------------------------------------------- */ Ka4KsJN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .<fn+]  
r]+/"~a  
0pfgE=9  
z*oe ho  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xh5&J9pw   
1._1, _2是什么? EOj.Jrs~  
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。 v.Vd js  
2._1 = 1是在做什么? )G+D6s23  
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。 dQ.:xu}~  
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。 Z=KHsMnB  
;L`NF"  
GZq~Pl  
三. 动工 - f&m4J} E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #TUuk  
kq$0~lNI$  
g6D7Y<}d  
l b9O  
template < typename T > > r %:!o  
class assignment )i^+=TZq  
  { >?L)+*^  
T value; D!g \-y  
public : 7;8DKY q  
assignment( const T & v) : value(v) {} F!RzF7h1  
template < typename T2 > IE*5p6IM~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;t xW\iy%Z  
} ; fD* ?JzVY  
oF(=@UL  
Z@ dS,M*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L> \/%x>Wx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dxa[9>V  
F2^qf  
G<m6Sf  
J|uSj/8  
  class holder Fs_zNN  
  { Ly~s84k_po  
public : aYmN' POi  
template < typename T > )e?6 Ncy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6j6P&[  
  { @xkI?vK6  
  return assignment < T > (t); m\"X%Y#  
} na`8ulN_  
} ; lHc|: vG?  
+ab#2~,)  
4|INy =<"t  
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: gk^`-`P  
cs-dvpMZ  
  static holder _1; @|;XDO`k;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rx\f:-3g  
'{F Od_uk%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VthM`~3  
而不用手动写一个函数对象。 PBY;S G ~  
SrT=XX,  
6xW17P  
KkPr08  
四. 问题分析 +9NI=s6  
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。 R-]i BL  
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。 +*=?0\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "tUc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hNL_ e3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d$<1Ma}  
<=gf|(  
五. 问题1:一致性 _n12Wx{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2O+fjs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]D\p<4uepM  
;Ebpf J  
struct holder c]3^2Ag,  
  { Z*kZUx7I<  
  // jx-8%dxtZ  
  template < typename T > v>' mW  
T &   operator ()( const T & r) const gH[lpRu|7  
  { 39Zs  
  return (T & )r; />[~2d kb  
} vy{YGT  
} ; x5YHmvy/l  
A,f%0 eQR  
这样的话assignment也必须相应改动: n||!/u)*  
<^YZ#3~1T  
template < typename Left, typename Right > nH(H k%~  
class assignment !k0t (.  
  { A]%hM_5s  
Left l; _^Lg}@t  
Right r; ]M.)N.T  
public : ((E5w:=?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }ej-Lu,b3  
template < typename T2 > OJ4-p&1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5c+7c@.  
} ; v}^ f8nVR  
90]{4]y;  
同时,holder的operator=也需要改动: tX.{+yyU  
 i'NN  
template < typename T > ^`Qh*:T$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %{K6   
  { &Vi0.o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sAKQ.8$h*  
} #Cz6c%yK  
t.tdY  
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。 G##^xFx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aShZdeC*f  
gKay3}w  
return l(rhs) = r; yi9c+w)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。 6P:H`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $[-{Mm  
C%+>uzVIw  
template < typename Tp > KqT~MPl  
class constant_t d8T,33>T  
  { D $[/|%3  
  const Tp t; `%M} :T  
public : q'p>__Ox  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M[ZuXH}  
template < typename T > J "dp?i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m K@a7fF?  
  { .1C|J  
  return t; /@\3#2;  
} Bt^];DjH  
} ; C JNz J(  
4D\+_Ic3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j']Q-s(s  
下面就可以修改holder的operator=了 f3]u-e'b  
TAu*lL(F  
template < typename T > vDAv/l9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pY9>z;qD  
  { tF d^5A*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]m(5>h#  
} T\ h_8  
v1j]&3O  
同时也要修改assignment的operator() xR, ;^R|C  
R.)U<`||  
template < typename T2 > !jDqRXi(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :`ysq  
现在代码看起来就很一致了。 w5(GRAH  
Z0e+CEzq  
六. 问题2:链式操作 HG%H@uK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IJnr^S8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J}.y+b>8\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fV.43E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 db!2nImNu\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u? f3&pA  
_u:4y4}  
template < typename T > B&m?3w  
struct result_1 'c<@SVF{Zz  
  { :l>T~&/98  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oLn| UWe_  
} ; F*d{<  
6zLz<p?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: G\H@lFh  
NwG&uc+Q  
template < typename T > ~5wCehSb  
struct   ref -7" >A~c  
  { [21tT/  
typedef T & reference; 3A} n tA!  
} ; =k[!p'~jD  
template < typename T > ]~(Ipz2NP  
struct   ref < T &> ' U)~|(\i  
  { )vS## -[_  
typedef T & reference; U<r<$K  
} ; kx1-.~)p(z  
d~| qx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _V{WXsOx(  
;<q@>p[  
template < typename T > /:e|B;P`k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .#h ]_%  
  { 3MjMN%{P  
  return l(t) = r(t); ;:9 x.IkxC  
} va;d[D,  
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。 `>8|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n37( sKG  
kQIWDN  
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 cx2s|@u0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ORx,n7-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 igz:ek`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sjr(e}*  
最后的布局是: `bT{E.(T  
                Add HXdPKS4q  
              /   \ O|j5ulO}&"  
            Divide   5 VUF7-C*  
            /   \ ^[%~cG  
          _1     3 J7QlGm,=  
似乎一切都解决了?不。 Y=3Y~  
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。 1}8e@`G0.]  
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。 {=g-zsc]K  
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: O:7y-r0i  
'KQu z)-  
template < typename Right > EmY4>lr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v,|;uc+  
Right & rt) const m; ABHq#  
  { %k$C   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dIO\ lL   
} }UGPEf\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J*U(f{Q(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  74Q?%X  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 g>im2AD+e  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^1cqx]>E  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Y5MHd>m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? m'qMcCE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^m1Rw|  
.X2mEnh  
template < class Action > c>UITM=!I  
class picker : public Action 2CxdNj  
  { ?|hzAF"U  
public : 0KDDAkR5R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,Fr{i1Ky  
  // all the operator overloaded -~(0:@o ;  
} ; u8 <=FV3  
x:2[E-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 iqoPD4A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N l@Hx  
d,QJf\fc"  
template < typename Right > VS).!;>z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XPEjMm'*b3  
  { akqXh 9g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `a6;*r y  
} tcX7Ua(I`  
95!xTf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "Z{^i3 gN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D\`$  
W;-Qze\D  
template < typename T >   struct picker_maker 7k$8i9#  
  { DSjo%Brd-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @P.l8|w  
} ; #SqOJX~Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0"QE,pLe4  
  { ]52_p[hZ}<  
typedef picker < T > result; rzTyHK[  
} ; 2)8lJXM$L  
ZbGyl}8ua  
下面总的结构就有了: ^Ue.9#9T&g  
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。 Yr31GJ}K  
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。 X! ]~]%K$y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ]t=>#  
至此链式操作完美实现。 u3ZG;ykM  
Fu`g)#Z  
'RA[_Z  
七. 问题3 Q.|2/6hD7[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {'ZnxK'  
o&AUB` .9~  
template < typename T1, typename T2 > k Z3tz?Du  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zyR pHM$E  
  { -12v/an]L7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1=D!C lcb  
} lR(&Wc\j  
?SAi t Q3  
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: -(iJ<  
='JX_U`A^F  
template < typename T1, typename T2 > *= 71/&B  
struct result_2 }"8_$VDcz  
  { UEeqk"t^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uJO*aA{K  
} ; /Yh([P>  
Ya. $x~  
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? u<8Q[_E&  
这个差事就留给了holder自己。 4J_%quxO  
    Ov|j{}=L=9  
Gt%kok  
template < int Order > g\.N>P@Bu  
class holder; l>iU Q&V  
template <> ZJpI]^9|  
class holder < 1 > 4[ra  
  { '!I?C/49k  
public : ,J^Op   
template < typename T > eXd(R>Mx  
  struct result_1 %;5hHRA  
  { TGNeEYr  
  typedef T & result; s7e'9Bx  
} ; 'YG`/@n;  
template < typename T1, typename T2 > $!f$R`R^Q\  
  struct result_2 ~<%cc+;`  
  { GEA;9TU|V  
  typedef T1 & result; v(^rq  
} ; fz&}N`n  
template < typename T > t>fB@xHBB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LJy'wl  
  { JW\"S  
  return (T & )r; w(j9[  
} W24bO|>D  
template < typename T1, typename T2 > ~roHnJ>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k +Oq$Pi  
  { {dwV-qz  
  return (T1 & )r1; q T].,?  
} `9+EhP$RS  
} ; 3EvA 5K.  
#+;=ijyF  
template <> _D9=-^  
class holder < 2 > Em,!=v(*  
  { j r[~  
public : .;2!c'mT9  
template < typename T > IT(c'}  
  struct result_1 x\rZoF.NQ  
  { [f0HUbPX  
  typedef T & result; }'W^Ki$  
} ; {Y[D!W2y  
template < typename T1, typename T2 > "{_"Nj H  
  struct result_2 ^H4i Hjg  
  { A 5 X+Z  
  typedef T2 & result; 8j}m\^si  
} ; wM)w[  
template < typename T > I[UA' ~f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SDIeq  
  { 4AYc 8Z#'  
  return (T & )r; l5[xJH  
} C]fTV{  
template < typename T1, typename T2 > X6,9D[Nw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d_uy;-3  
  { aA`q!s.%A  
  return (T2 & )r2; L{f>;[FR  
} $kma#7  
} ; 7]%il[  
(;&?B.<\:  
R3n&o%$*  
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> >。 _,FoXf7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~8(X@~Tn*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nY9qYFw  
Nr9[Vz?$P  
return l(i, j) = r(i, j); gKN_~{{OD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b3xkJ&Z  
prN(V1O  
  return ( int & )i; U.U.\   
  return ( int & )j; es[5B* 5  
最后执行i = j; Jche79B  
可见,参数被正确的选择了。 o%%x'uC  
eC?/l*gF 3  
rR@n> Xx  
J&:W4\ m  
$ bNe0  
八. 中期总结 Hi_Al,j:  
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: RYl3txw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _[i=TqVmf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !rg0U<bO!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q7&yb.<KD.  
I#t9aR+&  
H ?j-=Zka  
9>3Ltnn0  
0 jP00   
4Qel;  
九. 简化 _qt;{,t  
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。 O2]r]9sh*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s~Wu0%])Q  
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: -\'.JA_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &]6K]sWJK{  
  +-*/&|^等 3>9dJx4I  
2. 返回引用。 @ P"`=BU&  
  =,各种复合赋值等 HwW[M[qA  
3. 返回固定类型。 v?D kDnta  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'Z2N{65  
4. 原样返回。 ~5 pC$SC6>  
  operator, ;D"P9b]9$  
5. 返回解引用的类型。 RA/ =w&  
  operator*(单目) ;Nf hKu%K  
6. 返回地址。 7lDaok  
  operator&(单目) )SL@ >Cij  
7. 下表访问返回类型。 _RaVnMJKX4  
  operator[] tw4am.o1]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }'V'Y[  
  operator<<和operator>> ,rFLpQl  
vg:J#M:  
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。 .l( r8qY#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b6!Q!:GO&  
J4Z<Yt/  
template < typename Left > k[ffs}  
struct value_return _"!{7e`Z  
  { |t65# 1  
template < typename T > :*P___S=  
  struct result_1 oyN+pFVB:$  
  { ccN&h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /cL9 ?k;o  
} ; FJjF*2 .  
Gp ^ owr  
template < typename T1, typename T2 > ;h-G3>Il  
  struct result_2 DtF![0w/  
  { =o{: -EKQF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0(9I\j5`TT  
} ; ~e`;"n@4  
} ;  { 7TJgS  
>b4YbLkI#  
Sa[EnC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W -C0 YU1  
[2QY  
下面我们来剥离functor中的operator() N}+B:l]Qy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K*Nb_|~  
C*{15!d:G  
return l(t) op r(t) t)oES>W1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k\Z;Cmh>  
return op l(t) J"D&q  
return op l(t1, t2)  g`)/x\  
return l(t) op A| gs Uh  
return l(t1, t2) op nz&b5Xb2  
return l(t)[r(t)] {m+S{dWp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] []=FZ`4  
np`g cj#  
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: c<+g|@A#  
单目: return f(l(t), r(t)); P,$ [|)[E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2[8fFo>  
双目: return f(l(t)); 4 [5lX C  
return f(l(t1, t2)); Sr ztTfY  
下面就是f的实现,以operator/为例 g/U$!d_  
9{9#AI.G  
struct meta_divide Jm]]>K8.3V  
  { [.#p  
template < typename T1, typename T2 > f gK2.;>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bG5^h  
  { T.R>xd`9 "  
  return t1 / t2; taWirq d9  
} 8"?Vcw&  
} ; Sg CqxFii  
q(ZB.  
这个工作可以让宏来做: /^z/]!JG:V  
LM"W)S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'FPcAW^8  
template < typename T1, typename T2 > \ 45r]wT(C   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vu_>U({. T  
以后可以直接用 Xa{~a3Wy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =9DhO7I'  
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 uS: A4tN  
(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。。。) ?;:9 W  
wL8bs- U  
d5w_[=9U  
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 (opROsFh  
f7_\).T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :c~9>GCE&  
class unary_op : public Rettype SQdz EF  
  { d{iu+=NXz  
    Left l; AND7jEn  
public : LT,iS)dY+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o ;[C(OS  
3t"~F%4-}  
template < typename T > 1V*8,YiC<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I<D&,LFH*w  
      { S4l)TtY  
      return FuncType::execute(l(t)); b[J-ja.  
    } .iOw0z  
wo7N7R5  
    template < typename T1, typename T2 > [ -9)T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5}-)vsa`  
      { ')AByD}Hi]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); otWo^CE$  
    } ) >>u|#@z  
} ; DHh+%|e  
FX7Cjo#=R  
 _/8_,9H  
同样还可以申明一个binary_op |Q5H9<*  
k9*J*7l-m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ax-=n(   
class binary_op : public Rettype ^;V}l?J_s  
  { QE7+rBa  
    Left l; 0=N4O!X9  
Right r; SjZd0H0  
public : 3gxf~$)?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~hS .\h  
K:}h\ In  
template < typename T > KcIc'G 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $x;tSJ)m~  
      { XoDJzrL#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )x$!K[=  
    } ,3wI~ j=  
#rhVzN-?)W  
    template < typename T1, typename T2 > 2LCc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EsT0"{  
      { Nhjle@J<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O"@?U  
    } iP~sft6  
} ; mBw2  
 K&j' c  
D"`%|`O  
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 .(`(chRa}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1t0b Uf;(M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i{<8 hLO  
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。 ! a86iHU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =L:[cIRrT;  
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。。。 <2n'}&F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wl,%&H2S<  
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) I 'x$,s  
下面是修改过的unary_op Q<z)q<e  
* zd.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a^@+%?X  
class unary_op r`?&m3IOP  
  { b0y-H/d/}  
Left l; G!AICcP^  
   =Ov9Kf  
public : %0NLRfp  
;])I>BT[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dz8-):  
Bfbl#ZkyL  
template < typename T > x*:n4FZ7b  
  struct result_1 P1dN32H o  
  { f&K}IM8& #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G=vN;e_$_b  
} ; i:g{{Uuv  
;_x2 Ymw  
template < typename T1, typename T2 > 4+)Z k$E  
  struct result_2 H( MB5  
  { Tsu\oJ[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZQ@3P7T  
} ; QxKAXq@)i  
X d!Cp  
template < typename T1, typename T2 > t9ER;.e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mG X\wta  
  { 'T%IvJ#Xu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wtlB  
} 5@K\c6   
TV? ^c?{5  
template < typename T > %cS#+aK6M'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "pYe-_"@  
  { AmZuo_  
  return OpClass::execute(lt(t)); fQxSMPWB  
} HP#ki!'  
l+oDq'[q"  
} ; 2ed@HJu  
d"Bo8`_  
.Xi2G@D  
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 T)`gm{T  
好啦,现在才真正完美了。 #uB[&GG}W  
现在在picker里面就可以这么添加了: .hxin [Y  
q{/*n]K  
template < typename Right > X+@s]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =<Hy"4+?.  
  { ZHz^S)o\[s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B .El a  
} FZeP<Ban  
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。 6F,/w:  
%z=`JhE"Q  
jn~!V!+ +  
%t q&  
f7.m=lbe  
十. bind P7'M],!9w  
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。 '\@WN]  
先来分析一下一段例子 hUBF/4s\  
|%-YuD  
Rb?~ Rs\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y!F:m=x<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |l$ u<3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bZu$0IG  
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。 YjX*)Q_sl?  
我们来写个简单的。 D6Dn&/>Zp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WBa /IM   
对于函数对象类的版本: ::ri3Tu  
*aI~W^N3  
template < typename Func > c+H)ed>  
struct functor_trait wBLsz/  
  { ZH!;z-R  
typedef typename Func::result_type result_type; }H5/3be  
} ; ZxI]I1)  
对于无参数函数的版本: &eU3(F`.  
JfSdUWxT  
template < typename Ret > {b[tA, >  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hw*1gm  
  {  C[R`Ml  
typedef Ret result_type; +eC3?B8rN  
} ; .3(;9};  
对于单参数函数的版本: _Cj(fFL  
mLQUcYfR  
template < typename Ret, typename V1 > (NPxab8e*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @FU~1u3d  
  { Xty# vI  
typedef Ret result_type; |J\,F.{'  
} ; /;7ID41  
对于双参数函数的版本: ]?M)NRk%S  
.5 ]{M\aA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n?}5!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jK e.gA  
  { _%;M9Sg3  
typedef Ret result_type; 3hLqAj  
} ; 72u db^  
等等。。。 v:?o3 S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9Eu #lV  
sLZ>v  
template < typename Func > g [AA,@p+  
struct func_return * O5:  
  { ">cqt>2 A  
template < typename T > tGC2 ^a#~  
  struct result_1 d[S#Duz<&  
  { -IbbPuRq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i0iez9B  
} ; [t$4Tdd  
!D7"=G}HD  
template < typename T1, typename T2 > ,2ME2@OP  
  struct result_2 jAZ >mo[  
  { J$rJd9t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r,Ds[s)B  
} ; v~f'K3fLp  
} ; 8'\~%xw  
5=Suj*s{D#  
y~dB5/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =tnTdp0F  
9{$8\E9*nd  
template < typename Func, typename aPicker > F(;jM(  
class binder_1 Fh^ox"3c  
  { nGns}\!7'  
Func fn; Hv8H.^D>  
aPicker pk; LJj=]_  
public : x^X$M$o,l  
mbGcDG[HQ  
template < typename T > g#|oi f9o  
  struct result_1 obj!I7  
  { dHq#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; McP~}"!^  
} ; _0.pvQ  
>(OYK}ZN  
template < typename T1, typename T2 > HS7_MGU  
  struct result_2 Co[n--@C  
  { (_ U^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -,|ha>r  
} ; -Uri|^t  
ZL=N[XW4'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -~\f2'Q  
Q-(Dk?z{  
template < typename T > <XvYa{t]{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3}j1RYtz  
  { vf N#NY6  
  return fn(pk(t)); Z}+yI,  
} >D~w}z/fk  
template < typename T1, typename T2 > aHC%19UN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ULIFSd Y  
  { 6g~+( ({lQ  
  return fn(pk(t1, t2)); R1/q3x  
} +6oG@  
} ; M J\r 4n  
]L8q  
&XtRLt gS  
一目了然不是么? kW +G1|  
最后实现bind T .hb#oO  
3nrqo<X  
E(;i>   
template < typename Func, typename aPicker > H-2_j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rVcBl4&1*g  
  { `kPc!I7Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SM<d  
} ~#Aa Ldq  
Y"*:&E2)r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lQL:3U0DjU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^j=bObaX  
d;44;*D  
十一. phoenix a:b^!H>#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :<%vE!$  
mW +tV1XjG  
for_each(v.begin(), v.end(), ;(S|cm'>}  
( r.<JDdj  
do_ Uouq>N  
[ wS%zWdsz  
  cout << _1 <<   " , " 02pplDFsM  
] hfv%,,e  
.while_( -- _1), /WYh[XKe  
cout << var( " \n " ) dhtb?n{  
) 1a8$f5  
); 5r7h=[N  
$H;+}VQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KoF iQ?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vYdlSe=6G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L {qJ-ln:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H;y}-=J+  
F~R7~ZE  
4| f}F  
template < typename Cond, typename Actor > N,|r1u9X#  
class do_while 7=3O^=Q ^Q  
  { Bm} iU~(Z`  
Cond cd; @c]Xh:I  
Actor act; */_@a?  
public : j 3P$@<  
template < typename T > eM }W6vIn  
  struct result_1 8[R1A  
  { m8AAp1=  
  typedef int result_type; ve-8*Xa  
} ; $20s]ywS  
~-<:+9m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EY$?^iS  
DY.58IHg1  
template < typename T > l{Er+)a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u E.^w;~2=  
  { _Wma\(3$  
  do +>#e=nH  
    { M5O'=\+,F  
  act(t); }"4roJ  
  } s5A gsMq  
  while (cd(t)); iC*U$+JG  
  return   0 ; O^NP0E  
} WK4@:k m6)  
} ; \O? u*  
-)RJ\V^{9  
iRs V#s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ! Rvn'|!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Pb4q`!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &I)\*Ue2t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I.a0[E/,  
下面就是产生这个functor的类: RJPcn)@l  
H+`*Y<F@  
*B{-uc3o  
template < typename Actor > uP6-cs  
class do_while_actor 2-s7cXs  
  { *l-`<.  
Actor act; KZ  )Ys  
public : rS,j;8D-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  2d~LNy  
>?V<$>12  
template < typename Cond > v.b5iv5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -|[~sj-p  
} ; @h(!<Ux_  
b pp*  
9P0yv3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !0Nf9  
最后,是那个do_ Mj'lASI  
HamEIL-l.  
4#h ?Wga  
class do_while_invoker +5-fk>o  
  { ZpWu,1  
public : i@6wO?Tv  
template < typename Actor > 6|oWaA\gI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }{mG/(LX8  
  { n^Vxi;F  
  return do_while_actor < Actor > (act); ymkR!  
} o8tS  
} do_; 0[9I0YBJ  
qguVaV4Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -#%X3F7/w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PGY9*0n  
最后来说说怎么处理break和continue }$:#+ (17  
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。 u<kD}  
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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