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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =WP}RZ{S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2,%ne(  
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, ]gj@r[  
.^1=*j(;  
 6Ue6b$xE  
t! Av [K  
  class filler X]CaWxM  
  { d}415 XA  
public :  *JOv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }`^<ZNkb/  
} ; `}Hnj*  
1$2Rs-J  
CUw 9aH  
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: `Op ";E88  
%s)E}cGH  
}#u}{  
@49^WY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^jhHaN]G^  
#wm)e)2@  
bmddh2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CblL1q8  
f%auz4CZz  
m :^,qC  
Ox43(S0~  
二. 战前分析 )5V1H WjU  
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。 ;j_#,Da9<  
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 %F/tbXy{  
AU$5"kBE  
,>jm|BTD {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bFx?HM.AGW  
  /* --------------------------------------------- */ q{JD]A:  
vector < int *> vp( 10 ); ZyWC_r!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $1@{Zz!S  
/* --------------------------------------------- */ Hm^p^,}_x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {S&&X&A`v  
/* --------------------------------------------- */ mg;AcAS.o,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i\eykYc,  
  /* --------------------------------------------- */ XAFTLNV>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Zd%\x[f9ck  
/* --------------------------------------------- */ n<$I,IRE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nMbV{h ,  
f!I e  
r#~6FpFVK^  
G`W+m*[U+M  
看了之后,我们可以思考一些问题: vA{[F7  
1._1, _2是什么? Wl2>U(lj  
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。 [E/3&3  
2._1 = 1是在做什么? Mo<p+*8u:  
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。 %`\{Nx k  
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。 nz&JG~Qfm  
J/*[wj  
e O}mZN  
三. 动工 +%~g$#tlJo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t-Fl"@s  
<z4!m/f [(  
*ZEs5`x  
pV+;/y_  
template < typename T > Yb\36|  
class assignment : R&tO3_F  
  { TPzoU" qh  
T value; /kq~*s  
public : }R'oAE}$  
assignment( const T & v) : value(v) {} ixkg,  
template < typename T2 > 0nd<6S+fs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MLb\:Ihy  
} ; TP^0`L  
\dMsv1\  
A,/S/_Q=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P$QfcJq&c*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3WVHI$A9  
O#|E7;  
&pAT  
S{H8}m|MW  
  class holder w {q YP  
  { Vqr&)i"b$  
public : s_8! x  
template < typename T > 3IxT2@H)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1WKDG~  
  { W2k~N X#@  
  return assignment < T > (t); Glr.)PA  
} J.d `tiN  
} ; w?C\YKF7  
PrcM'Q  
$p@g#3X`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }1P  
yC5|"+ A$  
  static holder _1; *$1)&2i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5%$#3LT|  
3WY W])  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V+q RDQ  
而不用手动写一个函数对象。 >4E,_`3N  
z,EOyi  
'$VR_N\  
hg~fFj3ST  
四. 问题分析 ]=3O,\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J@fE" )  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4SrK]+|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k|D!0^HE[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VGq]id{*$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %Z? o]  
v> 5F[0gE  
五. 问题1:一致性 $9~1s/('  
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?| @:@rks&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `4qKQJw  
GS H{1VS_b  
struct holder >A/=eW/q  
  { (r4\dp&  
  // +9J>'oe'D  
  template < typename T > ^b~5zhY&  
T &   operator ()( const T & r) const JNz0!wi  
  { *Y ZLQT  
  return (T & )r; P.:T zk6  
} e{,/  
} ; mI%/k7:sf  
URgF8?n  
这样的话assignment也必须相应改动: pS \>X_G3  
C(t/:?(y  
template < typename Left, typename Right > #`$7$Y~]  
class assignment Xn=fLb(  
  { h(-&.Sm")H  
Left l; [}p.*U_nw  
Right r; EoeEg,'~F  
public : EiUV?Gvz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `N|CL  
template < typename T2 > `^kST><  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?r<F\rBT7*  
} ; %"zJsYQ!  
Biwdb  
同时,holder的operator=也需要改动: wrU[#g,uvr  
-wfV  
template < typename T > *zWn4BckN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (/U1J  
  { @\?f77Of6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3D0I5LF&  
} z<>_*Lfj  
^@2Vh*k  
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。 j+hoj2(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (&,R1dLo  
.)w0C%]  
return l(rhs) = r; `uHpj`EU  
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。 G m! ]   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Tt|6N*b'  
xF;v 6d  
template < typename Tp > 1\0@?6`^  
class constant_t !%r`'|9y  
  { Rjl__90  
  const Tp t; :F=nb+HZ  
public : H)Ge#=;ckQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8)8oR&(f  
template < typename T > sIsu >eL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~*Qpv&y)  
  { m 9@n  
  return t; 1 7oxD  
} Rn_c9p  
} ; #7h fEAk  
V&H8-,7z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (02(:;1  
下面就可以修改holder的operator=了 gUA}%YXe  
nh)R  
template < typename T > ^;Q pE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H~]o]uAi"  
  { &NeY Kh?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0pa^O$?p  
} +=Wdn)T  
nn4Sy,cz  
同时也要修改assignment的operator() I;H9<o5  
GTl(i*  
template < typename T2 > d A{Jk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |"w<CK lQ  
现在代码看起来就很一致了。 J94YMyOo  
GuvF   
六. 问题2:链式操作 |LE++t*X~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GQq'~Lr5  
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。 e622{dfVS  
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。 v^fOT5\  
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。 lG>e6[Wc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^\jX5)2{  
b] ?;R  
template < typename T > 4CT9-2UC  
struct result_1 RLNuH2y;  
  { .6o y>4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hP8&n9o  
} ; G | oG:  
)%w8>1 }c  
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: %nf=[f  
g8A{aHb1}  
template < typename T > C)p<M H<  
struct   ref %5?-g[  
  { &W// Ox )f  
typedef T & reference; iGVb.=)  
} ; 9?chCO(@  
template < typename T > .MARF  
struct   ref < T &> _4B iF?1  
  { ^) ^|;C\`  
typedef T & reference; W r7e_  
} ; \ZWmef  
9R"N#w.U]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <L/vNP  
sNmC#,  
template < typename T > \'tz|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $'{`i 5XB  
  { vqz#V=J{  
  return l(t) = r(t); -01 1U!  
} 0P3|1=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @ aN=U=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h=r< B\Pa  
L00 ;rTs>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K |} ]<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Tc5OI'-V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3l(;Pt-yI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,h.Jfo54,  
最后的布局是: hs_|nr0;[  
                Add 5>[sCl-  
              /   \ ~V"cLTj"  
            Divide   5 C| IQM4  
            /   \ 4$DliP  
          _1     3 bTy)0ta>AF  
似乎一切都解决了?不。 <;0N@  
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。 ';|>`<  
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。 {^5<{j3e  
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: )k] !u  
uNZ>oP>  
template < typename Right > ^ R^N`V   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B "F`OS[  
Right & rt) const `m;"I  
  { Q[Sd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @TPgA(5NR  
} $0 S#d@v}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vJAAAS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G[<[#$(  
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。 Sb9=$0%\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f(s3TLM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~EWfEHf*BJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? t,1!`/\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5QFXj)hR+4  
{e[pSD6   
template < class Action > AH 87UkNL  
class picker : public Action LO}:Ub  
  { '[yqi1 &  
public : cU5"c)$'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2T(,H.O  
  // all the operator overloaded hB$Y4~T%  
} ; m/c&/6nk  
9_A0:S9Z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'Kzr-)JS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U[e8K  
 1C,C)  
template < typename Right > +s(IQt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q'Kik5I  
  { dIfs 8%kl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E<#4G9O<  
} ZR-s{2sl  
CBnouKc:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u"8;fS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~eV!!38 J  
CNRU"I+jU  
template < typename T >   struct picker_maker xAd>",=~  
  { s3_e7D ^H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Vkvb=  
} ; ) 4L%zl7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V3A>Ag+^~  
  { ['Y+z2k  
typedef picker < T > result; |RAQ%VXm  
} ; :CkR4J!m3  
8K JQ(  
下面总的结构就有了: + 65~,e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 jle%|8m&@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ci_v7Jnwo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bpm5dT;  
至此链式操作完美实现。 51ajE2+X&  
U_}A{bFG  
|`Oa/\U  
七. 问题3 Y9@dZw%2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ij6Wz. *  
6`4W,  
template < typename T1, typename T2 > Y zBA{FE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `k}l$ih`X  
  { ,8xP8T~Kmv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kF+}.x%  
} BvZ^^IUb  
<` p75B  
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: APtselC  
2htA7V*dD  
template < typename T1, typename T2 > !,6v=n[Nz  
struct result_2 .KU SNrs'  
  { n:bB$Ai2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Zu0;/_rN  
} ; 3b?OW7H  
l@tyg7CwY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MCi`TXr  
这个差事就留给了holder自己。 ZH;y>Z  
    kToVBU$  
@`kiEg'Q  
template < int Order > NHFEr  
class holder; )p!*c,  
template <> \Sw+]pr~  
class holder < 1 > Z4HA94  
  { Ff Yd+]+?  
public : E&];>3C  
template < typename T > s?@)a,C%k  
  struct result_1 <nb3~z1  
  { $p0 /6c  
  typedef T & result; vlPl(F1  
} ; FV^4   
template < typename T1, typename T2 > 0 .FHdJ<  
  struct result_2 1~R$$P11[9  
  { W3jXZ>  
  typedef T1 & result; 0tW<LR-}E  
} ; |YE,) kiF  
template < typename T > ,XeyE;||  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q_QKm0!  
  { iBKb/Oi6  
  return (T & )r; f E.L  
} s,$Z ("B  
template < typename T1, typename T2 > sw41wj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tIyuzc~U  
  { Y3P.|  
  return (T1 & )r1; ] ;pf  
} p- "Z'$A`  
} ; Vedyy\TU  
zmB31' _  
template <> FI1THzW4J  
class holder < 2 > GJIWG&C03  
  { %_b^!FR  
public : {*?sVAvj  
template < typename T > R,x>$n  
  struct result_1 GP[6nw_'^  
  { <DeKs?v  
  typedef T & result; Ue{vg$5||  
} ; 2/yXY_L  
template < typename T1, typename T2 > ] Wx>)LT  
  struct result_2 IP30y>\  
  { S]e j=6SP  
  typedef T2 & result; d)04;[=  
} ; ySwYV  
template < typename T > Cdp]Nv6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4?>18%7&  
  { I!$jYY2  
  return (T & )r; tjZ\h=  
} i<4>\nc  
template < typename T1, typename T2 > pKt-R07*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )YzHk ;(  
  { fJ)N:q`  
  return (T2 & )r2; fg9?3x Z  
} JJ/1daj  
} ; 0T9@,scY  
[F/^J|VMV  
ex` xkZ+  
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> >。 JQ) 4}t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \!+-4,CbZY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hWq. #e 6  
j>0<#SYBu  
return l(i, j) = r(i, j); I#|ocz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .q0218l:dF  
.O5LI35,  
  return ( int & )i; r-RCe3%g%  
  return ( int & )j; w=f0*$ue+w  
最后执行i = j; NXzU0  
可见,参数被正确的选择了。 tmO;:n<N  
)Qh>0T+(  
"El^38Ho  
G1kaF/`O  
Z69+yOJI  
八. 中期总结 N#(jK1` y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X}oj_zsy;^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rQ9*J   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )!'n&UxPo$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )\{'fF  
IK*oFo{C=K  
Y%<`;wK=^  
\*f;!{P{  
#*!+b  
(Ij0AeJ#  
九. 简化 F,*2#:Ki  
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。  28nmQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x}tKewdOSe  
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: <jbj/Q )"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wgxn`6  
  +-*/&|^等 /Zo~1q  
2. 返回引用。 P3'2IzNw  
  =,各种复合赋值等 W8f`J2^"M  
3. 返回固定类型。 BJ~ ivT<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {5T0RL{\N  
4. 原样返回。 \ ,>_c  
  operator, w[ Axs8N'  
5. 返回解引用的类型。  X ?tj$  
  operator*(单目) o_iEkn  
6. 返回地址。 pG/ NuImA  
  operator&(单目) yh S#&)O  
7. 下表访问返回类型。 H76E+AY  
  operator[] }<vvxi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vy]A,Rn7  
  operator<<和operator>> B,3 t`  
9'1hjd3k  
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。 A#<vG1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S8\+XJ  
`SCy<w3$+[  
template < typename Left > (~S<EUc$  
struct value_return _1sP.0 t  
  { &k1/Z*/  
template < typename T > r)VLf#3B  
  struct result_1 XZ} de%U1  
  { `)"tO&Fn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ylk{!  
} ; cL#-*_(  
cv3L&zg M  
template < typename T1, typename T2 > 3 h#s([uL  
  struct result_2 r,5-XB  
  { $4=Ne3 y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7'Lp8  
} ; >A3LA3( c  
} ; =(%*LY!Xc  
D/Rv&>Jh  
NdZ)[f:2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }d_<\  
DB#$~(o  
下面我们来剥离functor中的operator() g[M]i6h2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hHpx?9O+!  
GE@uO J6H  
return l(t) op r(t) Qh^R Ax  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /mc*Hc 8R8  
return op l(t) @8|Gh]\P  
return op l(t1, t2) D-6  
return l(t) op ,s0 9B  
return l(t1, t2) op pDGT@qJ  
return l(t)[r(t)] Rfht\{N 7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <KtBv Ip]  
5:c;RRn  
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: sc%dh?m7  
单目: return f(l(t), r(t)); `4LJ;KC(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;d4 y{  
双目: return f(l(t)); 6z Ay)~  
return f(l(t1, t2)); J;~E<_"Hn  
下面就是f的实现,以operator/为例 N r<9u$d9=  
TFO74^  
struct meta_divide i-b1d'?Rb  
  { CJp-Y}fGEA  
template < typename T1, typename T2 > I:F <vE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /u=aX  
  { >5.zk1&H  
  return t1 / t2; `$at9  
} )S2iIi;Bq  
} ; mf}\s]_c  
>PIPp7C  
这个工作可以让宏来做: UxeL cUP  
gwiR/(1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Tv\HAK<N  
template < typename T1, typename T2 > \ ~ 7}]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /_q#a h  
以后可以直接用 M|k&TTV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vO]J]][  
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 '*4iqP R;  
(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。。。) MI\]IQU  
Ir/:d]N*  
PK+ x6]x  
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 &U&Zo@ot"x  
(xL :;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Rq`*D>:U}  
class unary_op : public Rettype 3T1P$E" m  
  { dMJ!>l>2  
    Left l; RyuEHpN}  
public : t@)my[!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8"i/wMP]  
M6_-f ;.  
template < typename T > r{S=Z~J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =UNT.]  
      { )pS8{c)E  
      return FuncType::execute(l(t)); g2=}G<*0  
    } \-OC|\{32  
D"cKlp-I6|  
    template < typename T1, typename T2 > D^u\l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kon5+g9q  
      { xQo~%wW,?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :G}DAUFN  
    } WNa3^K/W{  
} ; &dRjqn^&X  
ra:GzkIw  
:CTL)ad2  
同样还可以申明一个binary_op  , ]7XMU3  
&2{]hRM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c|lU(Tf  
class binary_op : public Rettype #W|!fILL  
  { q`^3ov^</  
    Left l; WYLX?x  
Right r; >)^N J2Fd  
public : < Y>3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,eXFN?CB  
W`x)=y]Z  
template < typename T > 1~@|e Wr|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )~}PgbZ^  
      { +9zA^0   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~KRnr0  
    } ~C| ,b"  
E0YU[([G  
    template < typename T1, typename T2 >  eu9w|g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X`1p'JD  
      { t#5:\U5r.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *H" aOT^{  
    } y9!:^kDI  
} ; M"(6&M=?  
sJ~P:g  
uN bIX:L,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {y6C0A*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5 `=KyHi:b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t77'fm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ea]T>4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =/9<(Tt%m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @.ZL7$|d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 76u{!\Jo/{  
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) X$V|+lTk  
下面是修改过的unary_op -k{ Jp/-D  
L\L"mc|O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7|Dn+ =  
class unary_op +"uwV1)b"  
  { <d"Gg/@a  
Left l; f`|G]da-3o  
  fY_%33_I$  
public : jDTUXwx7V  
hnzNP\$U]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c~+l-GIWm  
"w&/m}E,[  
template < typename T > B< hEx@  
  struct result_1 gxmc|  
  { oZ:{@ =  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =}R~0|^  
} ; m}5q]N";x  
\_VmY!I5\  
template < typename T1, typename T2 > .zS D`v@[  
  struct result_2 "8HE^Po/pn  
  { s$GF 95^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tjxvN 4l  
} ; jczq `yW  
sRq U]i8l  
template < typename T1, typename T2 > w$>3pQ8d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jBpVxv  
  { 3cC }'j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1[DS'S  
} 0S.?E.-&0  
"={L+di:M  
template < typename T > ?"j@;/=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9":2"<'+  
  { #ElejQ|?  
  return OpClass::execute(lt(t)); u D(t`W"  
} "EH,J  
FkB{ SC J  
} ; 1;Xgc@  
m r4b  
"'A"U  
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 dJl^ADX[@  
好啦,现在才真正完美了。 ({M?Q>s  
现在在picker里面就可以这么添加了: % {Q-8w!  
RrWNJ&o  
template < typename Right >  YqU/\f+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const maDz W_3  
  { frqJN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z*LiweR-  
} hZN<Yd8:  
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。 ~G `J r  
C3S`}o.  
=.b Y#4  
$bGD%9 z  
lLCdmxbT  
十. bind };sMU6e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :3? |VE F  
先来分析一下一段例子 `^##b6jH  
te'*<HM  
|4Ha?W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s'L?;:)dyB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a+?~;.i~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'm O2t~n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )( bxpW  
我们来写个简单的。 j}RzXJ~t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YKs4{?vw  
对于函数对象类的版本: FT/amCRyT  
HC7JMj  
template < typename Func > cOku1 g8  
struct functor_trait 70Ka!  
  { %S#WPD'Y  
typedef typename Func::result_type result_type; Hr }k5'  
} ; ow.6!tl0=h  
对于无参数函数的版本: x~/+RF XF  
onl>54M^  
template < typename Ret > f0oek{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;&?pd"^<_Z  
  { n}J^6:1  
typedef Ret result_type; J_ J+cRwq  
} ; [xdj6W  
对于单参数函数的版本: - DL"-%X.  
HXks_ix )  
template < typename Ret, typename V1 >  Q2\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ rdsv  
  { ',mW`ZN  
typedef Ret result_type; S()Za@ [a$  
} ; )|]Z>>%t  
对于双参数函数的版本: )+Y&4Qu  
hI~SAd ,#A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !k<:k "7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]rW8y%yD  
  { TnE+[.Qu  
typedef Ret result_type; /F~X,lm*~  
} ; +R[4\ hC0Y  
等等。。。 J_xG}d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #@Y/{[s|@  
2k1aX~?  
template < typename Func > QnKC#   
struct func_return _Bk U+=|J  
  { BUC,M:J+H  
template < typename T > tWD|qg_  
  struct result_1 9?`RR/w  
  { O9]\Q@M.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LSkk;)'2K  
} ; yFM>T\@  
i_U}{|j  
template < typename T1, typename T2 > kh?. K#  
  struct result_2 Eark)  
  { gyus8#sT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t(?<#KUB-  
} ; 7+ XM3  
} ; gfo}I2"  
'sU)|W(3U  
)5yj/0oT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4}yE+dRUK:  
G) 7)]yBL  
template < typename Func, typename aPicker > =! m JG  
class binder_1 P5URvEnz:  
  {  Q_4Zb  
Func fn; OE"<!oIs  
aPicker pk; 7B FN|S_l  
public : agsISu(  
cZ< \  
template < typename T > $qm~c[x%  
  struct result_1 c8ZCs?   
  { +1@AGJU3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =A n`D  
} ; NWKi ()nA%  
\Ph7(ik  
template < typename T1, typename T2 > C\Ayv)S #2  
  struct result_2 pm]fQ uq  
  { iBvOJs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ty- r&  
} ; y/R+$h(%  
0.DQO;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} - L~Uu^o  
0HbJKix!  
template < typename T > D4Sh9:\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uva\0q  
  { r_2b tpL^  
  return fn(pk(t)); zj20;5o>U&  
} 7~vqf3ON4J  
template < typename T1, typename T2 > ]!Zty[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f\}22}/  
  { pFIecca w  
  return fn(pk(t1, t2)); 1xTTJyoq  
} YIO R$  
} ; gX*K&*q   
! F7:i  
)N)ljA3]  
一目了然不是么? rYGRz#:~+  
最后实现bind _T]>/}}p  
Q]\j>>  
IJPgFZ7  
template < typename Func, typename aPicker > [ud|dwP"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .,mPdVof  
  { (hf zM+2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AMT slo  
} Y6VQ:glDT-  
J Jy{@[m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p\S8oHWe  
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。 `C'}e  
ct0v$ct>f  
十一. phoenix f z%tA39m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KXe ka  
( V4G<-jG  
for_each(v.begin(), v.end(), O5-;I,)H  
( x!?Z *v@I  
do_ M 9"-WIG@h  
[  :]c=pH  
  cout << _1 <<   " , " F<r4CHfh;  
] ;r!\-]5$  
.while_( -- _1), 0w3b~RJ  
cout << var( " \n " ) 0&$xX!]  
) xIgql}.  
); c]v +  
Taasi` k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kF-TG3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :`J>bHE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M=%!IT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0j$OE  
hW%p#g;  
\!wh[qEQ\  
template < typename Cond, typename Actor > z%};X$V`J  
class do_while EcW1;wH  
  { ^<;w+%[MT  
Cond cd; Wk[)+\WQ?  
Actor act; P<L&c_u  
public : k7Oy5$##  
template < typename T > J px'W  
  struct result_1 e?<D F.Md+  
  { B] i:)   
  typedef int result_type; M(5D'4.  
} ; m!Af LSlwm  
/*P7<5n0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -f.R#J$2  
.Cr1,Po  
template < typename T > @?/\c:cp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DV,DB\P$  
  { Jvj=I82  
  do GCH[lb>IJv  
    { UUm |@  
  act(t); XnY"oDg^>  
  } ]) n0MF)p  
  while (cd(t)); g7Z9F[d  
  return   0 ; la702)N{  
} PP-kz;|  
} ; xt))]aH  
>zR14VO`_|  
q{@P+2<wF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XnA6/^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 V}:'Xgp*N  
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。 ;+/NjC1  
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。 1;`Fe":;vC  
下面就是产生这个functor的类: CJA+v-  
%uuH^A  
?9S+Cj`  
template < typename Actor > `[@VxGy_  
class do_while_actor yFO)<GLk  
  { +2y&B,L_Wh  
Actor act; o^PuhVu  
public : bK7.St  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9K$]h2  
8^T2^gs  
template < typename Cond > lh$CWsx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @+t (xCv  
} ; i;]CL[#2e`  
{Zwf..,  
B^m!t7/,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4d-q!lRpa  
最后,是那个do_ YkI9d&ib+  
%/%gMRXG2  
~o Fh>9u  
class do_while_invoker eP?~- #  
  { %`oHemSy  
public : +!xu{2!  
template < typename Actor > V4\56 0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xp=Zd\5W$  
  { - 3]|[  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2_N/wR#=&  
} w&C1=v -h  
} do_; #%WCL'6B  
[DhEh@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1t#XQ?8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]|y}\7Aa  
最后来说说怎么处理break和continue k- vA#  
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。 B{99gwMe]  
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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