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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '0>w_ge4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (Puag*  
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, q~:k[@`.  
=;^#5dpt$  
ey>V^Fj  
} ^67HtNQ  
  class filler P mgTTI  
  { w#M66=je_  
public : F%pYnHr<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bjEm=4FI;  
} ; PF?tEw_WB  
+\n8##oAI  
IH1 fvW e  
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: X8(, ,>_  
fB3W} dr  
1zUo.Tg0  
B'Ll\<mq@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &}G2;O}3  
4:p+C-gs  
Bdd>r# ]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L^zF@n^5A  
%;|^*?!J0  
Hjm  
Gn_rf"  
二. 战前分析 Td !7Rx _  
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。 hI{M?LQd  
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 xG^6'<  
)ieT/0nt  
fYuz39#*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  k_;+z  
  /* --------------------------------------------- */ ~;A36M-[.  
vector < int *> vp( 10 ); #sK:q&/G`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &v\  
/* --------------------------------------------- */ e-dpk^-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mPy=,xYyC  
/* --------------------------------------------- */ CfoT$g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ivKhzU+  
  /* --------------------------------------------- */ &xG>"sJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o0Y {k8  
/* --------------------------------------------- */ +&7D ;wj=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kCO`JAH#  
qMrBTq[  
mBC?Pg  
4ACL|RF)A  
看了之后,我们可以思考一些问题: 478gl o  
1._1, _2是什么? :qbbo~U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J1Ay^*qRU  
2._1 = 1是在做什么? Ungex@s_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q,# )  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9#CE m &c  
2`XG"[@  
+5|wd6  
三. 动工 aB6F<"L,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a&3pPfC  
x4&<Vr  
z3V[ Vi  
DeTx7i0  
template < typename T > vKv!{>,v9Z  
class assignment BM_hW8&G  
  { OaeGukhX&  
T value; {G:dhi  
public : 8{@0p"re@  
assignment( const T & v) : value(v) {} L 1FT h  
template < typename T2 > h JVy-]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2m]C mdV^  
} ; +}eGCZra  
Dp)5u@I  
}pOem}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g]sc)4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j:)"s_  
JVPl\I  
R/&Ev$:  
@+OX1-dd/w  
  class holder 'P1I-ue  
  { z+RA  
public : q2o`.f+I  
template < typename T > jF5Y-CX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e} =tUdDf  
  { YueYa#7z  
  return assignment < T > (t); f~HC%C YH  
} ;7jszs.6%  
} ; #GTR}|Aga  
:qfP>Ok  
FaNr}$Pe  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8zDLX,M-  
m&o6j>C  
  static holder _1; 0X.(BRI~6p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p$mx  
f6\`eLGi1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v}vwk8  
而不用手动写一个函数对象。 fl8~*\;Xu  
5G >{*K/  
P!c.!8C$  
Oz3JMZe  
四. 问题分析 q5@N//<DNN  
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。 k}MmgaT:5]  
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。 4^3}+cJ7j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z|p C*1A\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `%%/`Qpj;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iJ&*H)}^  
})v`` +  
五. 问题1:一致性 zv~dW4'  
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?| ,>YW7+kY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ><t4 f(d  
}Kt`du=  
struct holder n(#|  
  { pTQ70V3  
  // gK_^RE9~  
  template < typename T > xaPaK-  
T &   operator ()( const T & r) const bdS  
  { Kc3BVZ71  
  return (T & )r; aEL^N0\d  
} S.4gfY  
} ; J~}%j.QQ7  
^~ 95q0hq:  
这样的话assignment也必须相应改动: 3PLYC}Jq  
{IB}g:  
template < typename Left, typename Right > HX)oN8  
class assignment })V^t3  
  { tL>c@w#Pv  
Left l; O`M 6 =\  
Right r; 8zI*<RX.Q  
public : ,8tk]W[C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o)V@|i0Js  
template < typename T2 > s*g`| E{M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %X5p\VS\7  
} ; {Xjj-@  
HQy:,_f@  
同时,holder的operator=也需要改动: prk@uYCa =  
>bLhCgF:"  
template < typename T > "mtEjK5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '{ $7Dbo  
  { a'Vz|S G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ITt*TuS 2c  
} ^oLMgz  
es6]c%o:t^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;%ng])w=;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j*6>{_[  
@'~7O4WH  
return l(rhs) = r; ZL7#44  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (i1q".  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u6t%*''  
)8JfBzR  
template < typename Tp > 59l9^<{A  
class constant_t (g*mC7 HN  
  { v;WfcpWq2  
  const Tp t; r,r"?}Z  
public : 0^25uAD=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HOr.(gL!  
template < typename T > %W8*vSbx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uBUT84i  
  { /* G-\|  
  return t; 0 3?7kAI  
} 8+n *S$  
} ; x,fX mgE  
 oB8LJZ;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `gSJEq  
下面就可以修改holder的operator=了 5L0w!q'W  
']:>Ww.S  
template < typename T > +Y_]<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0PdX>h.t  
  { f5`q9w_c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0 /)OAw"m  
} tE$oV  
*JA0Vs 5  
同时也要修改assignment的operator() Ge=|RAw3  
,opS)C$  
template < typename T2 > VD90JU]X<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mcb|N_#n/  
现在代码看起来就很一致了。 !F08F>@D  
VfT@;B6ALF  
六. 问题2:链式操作 ] A,Og_g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8=,?B h".  
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。 x4CSUcKb  
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。 HXP/2&|JY  
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。 QD;:!$Du  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C5^9D  
wl0i3)e:  
template < typename T > {O_`eS  
struct result_1 ?hOv Y)  
  { `G<|5pe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wqF_hs(O  
} ; +(m*??TAV  
)5ev4Qf  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *lBX/O`=  
X_(n  
template < typename T > 3a?dNwM@  
struct   ref mc|8t0+1`  
  { o(@^V!}V  
typedef T & reference; _m#P\f'p  
} ; Gxw>.O){  
template < typename T > ,H@ x.  
struct   ref < T &> )rbcY0q  
  { ,h },jkY4  
typedef T & reference; yUX<W'-Hev  
} ; y:VY8a 4  
,L;%-}#$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [g@ .dr3t  
J8@7 5p9  
template < typename T > ) B[S4K2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n=%D}W  
  { 2T-3rC)  
  return l(t) = r(t); 4=ZN4=(_[  
} c#T0n !}  
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。 L r9z~T:ED  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _MzdbUb5,  
7KZ>x*o  
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 !UX7R\qu|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BF(Kaf;<t.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZWy,NN1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rqun}v}  
最后的布局是: %P`|kPW1  
                Add  4FcY NJq  
              /   \ d^G5Pq  
            Divide   5 %s#`Z [8,  
            /   \ j)lgF:  
          _1     3 csms8J  
似乎一切都解决了?不。 1l+j^Dt'[  
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。 v$EgVc K  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l~$Od jf  
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: cQ`+ A|q  
~.TKzh'eB  
template < typename Right > 6a*OQ{8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y[`%j\=  
Right & rt) const @^K_>s9B  
  { y3NMt6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ul ag$ge  
} ZO!)G   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zK ir  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )! C|DSw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )jaNFJ 3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "(^1Dm$(  
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。 OojQG  
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{M?#Q  
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: I cz) Qtg|  
Mf.:y  
template < class Action > I,YP{H4  
class picker : public Action I DtGtkF  
  { q NE( @at  
public : x#&%lJT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2 NrMse  
  // all the operator overloaded o_DZ  
} ; So\f [/em  
@Z%I g  
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。 6$"0!fl>  
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: ]WP[hF  
]Qb85;0)  
template < typename Right > z\Y-8a.]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !mtX*;b(e  
  { R'{BkC}.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UXN!iU)  
} )a'c_ 2[  
$l!+SLK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ah <6m5+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U,)@+?U+h  
4Js9"<w  
template < typename T >   struct picker_maker ,c_NXC^X?  
  { om'DaG`A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :D!}jN/)  
} ; nkvkHh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WQT;k0;T]  
  { d)7V:  
typedef picker < T > result; B)cVbjTn  
} ; msiftP.  
p4-bD_  
下面总的结构就有了: zIjUfgO/M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T2V# fYCc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (`pd>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (e$/@3*  
至此链式操作完美实现。 crdp`}}  
]C me)&hX  
b#<@&0KE  
七. 问题3 8=h$6=1S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NFQR  
C3 m#v[+  
template < typename T1, typename T2 > L?c7M}vV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jS,zdJs=  
  { VD*xhuy$k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +o\s |G|l  
} ]8i2'x  
4vk^=  
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: }m6j6uAR6)  
5c~OG6COx  
template < typename T1, typename T2 > 5Se S^kJC  
struct result_2 D>c-h)2|  
  { 68^5X"OGF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !hJ% :^ xL  
} ; t,2Q~ied=  
#iot.alNA  
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? MFyMo  
这个差事就留给了holder自己。 gTp){  
    kM`!'0kt  
Y C uuj$  
template < int Order > N8>;BHBV!  
class holder; u$ZahN!  
template <> v<`1z?dch  
class holder < 1 > @YEdN}es  
  { vh~:{akR  
public : /Nh:O  
template < typename T > }Dig'vpMx  
  struct result_1 y!9facg  
  { myj^c>1Iz  
  typedef T & result; ;rj=hc  
} ; l|[8'*]r!  
template < typename T1, typename T2 > YJO,"7+  
  struct result_2 b (,X3x*  
  { hal3J  
  typedef T1 & result; o'3t(dyyH  
} ; ?`hk0qX3  
template < typename T > bm{L6D E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J!QzF)$4J  
  { \@kY2,I V  
  return (T & )r; [1Dg_>lz  
} Ah2%LXdHA  
template < typename T1, typename T2 > XB &-k<C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2S1wL<qP  
  { z^/aJ@gQ  
  return (T1 & )r1; ]3iu-~  
} b|c?xHF}K  
} ; =W9;rQm  
LDL#*g  
template <> x@I@7Pvo3  
class holder < 2 > *R*Tmo"  
  { lA39$oJ  
public : ,/\%-u? 1x  
template < typename T > <R:KR(bT  
  struct result_1 f8E S GU  
  { V(3udB@K  
  typedef T & result; 46'EZ@#s  
} ; .cA[b  
template < typename T1, typename T2 > .E_`*[ 5=  
  struct result_2 cI3uH1;#  
  { AM}-dKei|  
  typedef T2 & result; 35yhe:$nf  
} ; {y|y68y0+  
template < typename T > AA}M"8~2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RIUJ20PfYQ  
  { r+HJ_R,5A  
  return (T & )r; 6^zuRY;  
} d]h[]Su/?  
template < typename T1, typename T2 > _OTkv6;4n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =o=)EU{~  
  { \O?#gW\tR  
  return (T2 & )r2; p&bQ_XOH  
} 6^['g-\2  
} ; ~s{$&N  
$cH'9W}3K  
tiwhG%?2  
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> >。 ltHC+8 aZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9 4W9P't  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NF0} eom  
XaD}J:Xq  
return l(i, j) = r(i, j); 9F k wtF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lm'Ony^F  
CQsVGn{x  
  return ( int & )i; e )\s0#  
  return ( int & )j; 0_Etm83Wq6  
最后执行i = j; ~9]tt\jN*Y  
可见,参数被正确的选择了。 hW>@jT"t1C  
t,R5FoV  
a&ZH  
bQ0m=BzF  
(a`z:dz}  
八. 中期总结 RsVba!x@  
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: m+DkO{8F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XXmtpM8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ik=KEOz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )R{4"&&2  
"S#0QH%5  
if:2sS9r  
suPQlU>2sj  
u-j$4\'  
ctdV4%^{  
九. 简化 )F]E[sga  
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。 lpve Yz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #)=P/N1  
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: &OGY?[n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t 7;V`[  
  +-*/&|^等 $}W=O:L+D  
2. 返回引用。 vYmRW-1Zxq  
  =,各种复合赋值等 wC<!,tB(8  
3. 返回固定类型。 A#2 Fd7&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Thw E1M  
4. 原样返回。 +Medu?K `  
  operator, ![U|2x   
5. 返回解引用的类型。 D19uI&U4  
  operator*(单目)  5ah]E  
6. 返回地址。 *'PG@S  
  operator&(单目) e}kEh+4  
7. 下表访问返回类型。 *Yl9%x]3c  
  operator[] 6/.-V1*O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^#lPXC Bg  
  operator<<和operator>> id&;  
&`pd&U{S*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7DKbuUK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {Z1j>h$  
y!mjZR,&  
template < typename Left > /u*((AJ?Qv  
struct value_return ^l7u^j  
  { jUI'F4.5x-  
template < typename T > f77Jn^Dt  
  struct result_1  9'\18_w  
  { j5G8IP_Wx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -fT]}T6=  
} ; jzdK''CHi  
:JxShF:M  
template < typename T1, typename T2 > +P6q wh\v  
  struct result_2 "S_t%m&R  
  { Qg<_te)\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u! x9O8y  
} ; ;l7wme8Qk  
} ; %mt|Dl  
/F4rbL^:  
# 0dN!l;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }tua0{N:z  
0}PW<lU-  
下面我们来剥离functor中的operator() l~!\<, !  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !WR(H&uBr\  
ZXFM_>y 5  
return l(t) op r(t) SZzS$6 t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T7'njaLec  
return op l(t) m@u!frE,  
return op l(t1, t2) w\:-lXw  
return l(t) op z\sy~DM;>  
return l(t1, t2) op _b&Mrd  
return l(t)[r(t)] +=)< Su.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o6 'I%Gs  
mawomna  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3qXOsa7  
单目: return f(l(t), r(t)); F@& R"-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `M6!V  
双目: return f(l(t)); q?nXhUD  
return f(l(t1, t2)); [V|,O'X ~  
下面就是f的实现,以operator/为例 E5~HH($b  
!\'7j-6  
struct meta_divide Vl%AN;o  
  { osoreo;V^  
template < typename T1, typename T2 > o8-BTq8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X|TEeE c[L  
  { j&6,%s-M`a  
  return t1 / t2; ms{:=L2$$  
} {0nZ;1,m  
} ; &=Gz[1 L  
#v0"hFOH,  
这个工作可以让宏来做: CC0@RU  
Kfa7}f_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ig4wwd@|  
template < typename T1, typename T2 > \ I= G%r/3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sf);j0G,D  
以后可以直接用 m2E$[g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \V  /s  
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 &tB|l_p_-p  
(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。。。) CoDu|M%  
M#LQz~E  
!C * %,Ak  
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 P~Q5d&1SO  
*%l&'+   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l=8)_z;~D  
class unary_op : public Rettype Fq!12/Nn  
  { #4%4iR5%  
    Left l; M lgE-Lm  
public : jb~a z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WMnR+?q  
$e& ( ncM  
template < typename T > :@jhe8'w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^h{A AS>  
      { / d=i 0E3  
      return FuncType::execute(l(t)); DQ :w9  
    } vo )pT  
_QbLg"O  
    template < typename T1, typename T2 > \kqa4{7U(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <h^'x7PkW5  
      { wUWSW<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DeE-M"  
    } #t:]a<3Y2  
} ; Ja>UcE29  
Zx,R6@l  
eZ5UR014  
同样还可以申明一个binary_op e:hkWcV  
4r ;!b;3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^wPKqu)^  
class binary_op : public Rettype %ANo^~8  
  { P1;T-.X~&  
    Left l; LI_>fuv"8  
Right r; !-b4@=f:  
public : ;v'7l>w3\w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4J0{$Xuu 0  
p.^mOkpt  
template < typename T > CXks~b3SD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vn|u&}h  
      { nkTH#WTfR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /tl/%:U*.  
    } %[\: 8  
biG=4?Xl  
    template < typename T1, typename T2 > z!;n\CV@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const []:;8fY  
      { D.Rk{0se8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t1?e$s  
    } r`XIn#o  
} ; U^vQr%ha  
Qw4P{>|Y  
J2Y-D'*s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3{RuR+yi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @*q WV*$h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PxzeN6f  
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。 #P*%FgROl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S>}jsP:V  
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。。。 ?g%5 d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <h|XB}s+  
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) r@FdxsCnGM  
下面是修改过的unary_op <HM\ZDo@P  
_6"vPN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x%d+~U;$&  
class unary_op }Uki)3(  
  { xEQ2iCeC  
Left l; `?LQd2p  
  DLcfOOn1I  
public : a(Ka2;M4J  
WsRG>w3"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kB1]_v/  
DfwxPt#  
template < typename T > NCYN .@J  
  struct result_1 q"ba~@<BEl  
  { ;KJJK#j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Pi\I9M3  
} ; '&#`?\CXX  
^;+lsEW  
template < typename T1, typename T2 > R9&T0Qf  
  struct result_2 ha  
  { iz]Vb{5n%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9XWF&6w6yf  
} ; Oh6_Bci  
`q* 0^}  
template < typename T1, typename T2 > 6 GX'&z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;e;lPM{+  
  { pcXY6[#N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k| 0Fa}Z[  
} >"?HbR9  
uA=6 HpDB  
template < typename T > #@H{Ypn`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FQNhn+A  
  { yq+<pfaqvK  
  return OpClass::execute(lt(t)); vLR)B@O,2  
} @z"Zj 3ti  
W> .O"Ri  
} ; lMAmico  
o O%!P<D  
*LcLYxWo  
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 VOwt2&mZ  
好啦,现在才真正完美了。 D *W+0  
现在在picker里面就可以这么添加了: xou7j   
Y<3s_  
template < typename Right > Na: M1Uhb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?15k~1nA  
  { 5FqUFzVqsl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A}C&WT~  
} (ii 5pnq  
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。 Y?%MPaN:  
2#_9x7g+  
J9ovy>G  
RyD2LAf)J  
D}"\nCz}y&  
十. bind w3Aq[1U0  
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。 #W 1`vke3  
先来分析一下一段例子 WzgzI/  
.Y'kDuUu  
@)&b..c?_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #@BM1BpQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FePJ8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qA9*t  
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。 nhk +9  
我们来写个简单的。 tnqW!F~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eC9~ wc  
对于函数对象类的版本: @^Mn PM  
r&}fn"H!  
template < typename Func > vtR<(tOu@  
struct functor_trait OW)8Z 60  
  { E1 *\)q  
typedef typename Func::result_type result_type; gtJ^8khME  
} ; 5g F}7D@  
对于无参数函数的版本: _kH#{4`Hw  
<S $Z  
template < typename Ret > =%U t&6}sQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <WaiJy?  
  { DetBZ.  
typedef Ret result_type; 'BAe>r_Pn  
} ; 1>a^Q  
对于单参数函数的版本: XT>e/x9'  
Uo^s]H#:  
template < typename Ret, typename V1 > b_V)]>v+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wgLS9.  
  { =eac,]31  
typedef Ret result_type; 1Od: I}@  
} ; .%->   
对于双参数函数的版本: g?j"d{.9t  
5 F^,7A4I0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $ }B"u;:SU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iCAd7=o  
  { t T-]Vj.  
typedef Ret result_type; 42z9N\ f  
} ; /unOZVr(  
等等。。。 BC@"WlD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H:[z#f|t  
P]y2W#Rs  
template < typename Func > W:rzfO.`Z  
struct func_return F,:F9r?l,H  
  { r{%NMj  
template < typename T > v Z]gb$  
  struct result_1 6h+/C]4  
  { MIR17%G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9s*Lzi[}  
} ; w_U5w  
;"Ot\:0  
template < typename T1, typename T2 > zZiB`%  
  struct result_2 <mm}IdH  
  { e6F:['j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;V@} oD+  
} ; x,7a xx6  
} ; ?: meix  
YRYrR|I  
,E>VYkoA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V9<[v?.\  
aD&10b9`  
template < typename Func, typename aPicker > Nc"h8p?  
class binder_1 b-O4IDIT  
  { ?QuFRl,ZJ  
Func fn; [ B (lJz  
aPicker pk; omRd'\ RO  
public : Y7{|EI+@  
{M%"z,GL7J  
template < typename T > rg'? ?rq  
  struct result_1 n]o+KT\  
  { s-C.+9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]&r/H17  
} ; KBJ|P^W5j  
R]V`t^1  
template < typename T1, typename T2 > uY;/3 ?k&  
  struct result_2 d&ZwVF!  
  { 5#fLGXP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @DUdgPA  
} ; Ha/\&Z(  
}j:ae \(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l+N?:E$5=%  
+f7?L]wzic  
template < typename T > h)<42Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]{"(l(  
  { e6_.ID'3  
  return fn(pk(t)); /f6]XP\'`+  
} UwM}!K7)G  
template < typename T1, typename T2 > nQP0<_S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O%)9t FT  
  { ad~ qr n\  
  return fn(pk(t1, t2)); )RkU='lB "  
} (dT!u8Oe  
} ; cPN7^*  
JRiuU:=J~`  
1uH\Bn]p?  
一目了然不是么? .o-j  
最后实现bind /9yiMmr5W  
bF Vd v&  
pts}?   
template < typename Func, typename aPicker > y k5P/H)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hKT:@l*  
  { (Q4_3<G+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mvL'l)  
} QbNv+Eu5  
(o:Cxh V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >4VU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,mX|TI<*  
=;a4 Dp  
十一. phoenix zo5.}mr+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?dmMGm0T9  
IMR|a*=`c  
for_each(v.begin(), v.end(), !Q3Snu=  
( \|pAn  
do_ R] [M_ r  
[ aK>9:{]ez  
  cout << _1 <<   " , " 'H'+6   
] ~ghz%${`  
.while_( -- _1), '-S&i{H  
cout << var( " \n " ) Y1'.m5E  
) w@ 5/mf?  
); <  t (Pw  
rO`g~>-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B0 I?  
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 6uXW`/lvX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5 muW*7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `p{ !5  
9HE(*S  
R>U<8z"i  
template < typename Cond, typename Actor > :I'Ezxv|  
class do_while (rG1_lUDu  
  { QBw ZfX  
Cond cd; 0;h1LI)  
Actor act; Q kZM(pG  
public : 5An0D V5  
template < typename T > i@CMPz-h&  
  struct result_1 :ky<`Jfr`  
  {  mo,l`UL  
  typedef int result_type; 8$v7|S6 z  
} ; =.X?LWKY  
Y+ Z9IiS7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w~U`+2a3  
$vLV< y07  
template < typename T > 6XAr8mw9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J=X% xb  
  { cQ.;dtT0  
  do E.`d k.  
    { `,Nn4  
  act(t); ow_y  
  } (`]*Y(/2G  
  while (cd(t)); o$ce1LO?|N  
  return   0 ; !NYM(6!(  
} F!&pENQ  
} ; G\+nWvV7  
m_$I?F0  
ij(4)=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0['"m^l0S  
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。 -+rF]|Wi  
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。 )c*k _/ 4  
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。 8q [c  
下面就是产生这个functor的类:  A<Z 5  
OJsd[l3xR  
F>QT|  
template < typename Actor > o~x39  
class do_while_actor *fl{Y(_OO  
  { [Hj'nA^  
Actor act; 0O#B'Uu  
public : d%lHa??/ h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I\upnEKKzZ  
l-S'ATZ0p  
template < typename Cond > +&7Kk9^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,B%fjcn  
} ; E ;!<Z4  
ZjZhz`  
%i&/$0.8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f5aF6FBH  
最后,是那个do_ :5S |x/  
qggk:cN1  
3_MS'&M  
class do_while_invoker &'(a$ S>v  
  { {zz6XlKPj  
public : ~zxwg+:QO  
template < typename Actor > #$=8g RZj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a_{io`h3&  
  { 4Oy.,MDQP  
  return do_while_actor < Actor > (act); t0bhXFaiE  
} ;tp]^iB#  
} do_; :4 j a@~  
ov`^o25f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eA?uny f2r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (/U)> %n  
最后来说说怎么处理break和continue @VC .>  
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。 +9zJlL^A%  
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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