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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ml )<4@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n} ]gAX  
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, lQ4$d{m`  
Q,};O$h  
7lr;S(C  
OUN"'p%%  
  class filler XRP+0=0  
  { (aB:P03  
public : %2^V.`0T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K1o&(;l8G  
} ; "5<YN#  
:zpT Gk8Z  
GY"c1 KE$  
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: :J+ANIRI  
jV<5GWq  
+^.xLTX`$  
]jR-<l8I-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L\"eE'A  
{#&D=7LP  
uI3oPP> $  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 { 3 "jn  
@[Wf!8_  
 vF'IK,  
GbvbGEG  
二. 战前分析 hK3Twzte  
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。 <Rz[G+0S=  
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 zv^+8h7k  
xJOp ~fKG  
SE$l,Z"[*b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6}*4co  
  /* --------------------------------------------- */ 4%6@MQ[  
vector < int *> vp( 10 ); BT f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hdjp^O!  
/* --------------------------------------------- */ `*]r+J2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zY].ZS=7  
/* --------------------------------------------- */ .m xc~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %PPkT]~\  
  /* --------------------------------------------- */ 2Ic)]6z R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CYM>4C~>JW  
/* --------------------------------------------- */ 8/~@3-9EK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?}C8_I|4~  
m`4N1egCt  
GZmfE`  
+hs:W'`%  
看了之后,我们可以思考一些问题: A>*#Nw5L  
1._1, _2是什么? u_*y~1^0  
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。 q~{O^,4S  
2._1 = 1是在做什么? D"{%[;J  
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。 zJOyr"B'8  
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|K :\!7  
drp< f1`l8  
Tq8U5#NF  
三. 动工 &C#?&AQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $M1;d1e6'  
F#RtU :R  
MI`<U:-lP  
1b@]^Ue  
template < typename T > ]=Wq&~  
class assignment S5cs(}Bq  
  {  7uzc1}r  
T value; 0bu!(Tpg7  
public : qR4-~ p 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} V)I Tk \  
template < typename T2 > p1IN%*IV+o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *QoQ$alHH  
} ; ~Yre(8+M  
LDDt=HEY4  
GMpg+rK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $6d5W=u$H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FWLLbL5t  
oYWHO<b  
8]4W@~c  
=vL >&$  
  class holder /8/N  
  { ]Bz.6OR  
public : HrRw  
template < typename T > V\AF%=6}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z0M|Bv9_  
  { WHRBYq_  
  return assignment < T > (t); 02^Nf7DMR  
} )t,efg  
} ; `mquGk|)  
]zI*}(adu  
;NGSJfn  
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: 66po SZR@  
m;vm7]5  
  static holder _1; l_ LH!Tu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HUel  
Q@C  y\l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d[p?B-7%  
而不用手动写一个函数对象。 I"D}amuv  
m4R:KjN*  
$-39O3  
9CZ EP0i7  
四. 问题分析 i~m;Ah,#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &B$%|~Y5  
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。 d 0:;IUG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GwmYhG<{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u>V~:q\X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `Zci <  
v\5`n@}4  
五. 问题1:一致性 [MeFj!(  
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?| cY|@s?3NND  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z AY -Y  
E .CG  
struct holder 6Zv-kG  
  { e`?o`@vO,  
  // {G=|fgz  
  template < typename T > ?%b#FXA  
T &   operator ()( const T & r) const r$,Xv+}  
  { U bh)}G,Mg  
  return (T & )r; $8Gj9mw4e'  
} mD,fxm{G  
} ; &InFC5A  
y!~ }7=  
这样的话assignment也必须相应改动: (^~~&/U_U$  
D<T:UJ  
template < typename Left, typename Right > E/^N   
class assignment ~{t<g;F  
  { 9]g`VD6 <v  
Left l; 6N/6WrQEeg  
Right r; *tl;0<n  
public : ",S146Y+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K>#QC  
template < typename T2 > tl=e!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D+Z2y1  
} ; i8=+ <d  
<qBM+m$|)  
同时,holder的operator=也需要改动: xqv&^,ic  
$/Llzpvny  
template < typename T > w[u>*I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7_L$XIa  
  { t~Q j$:\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +rka 5ts  
} n -xCaq  
_DYe<f.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P o\d!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V"KuwM  
 bDq<]h_7  
return l(rhs) = r; xr31< 4B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 WFvVu3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dt'bbX'edw  
t* =i8`8  
template < typename Tp > L^Fb;sJYI  
class constant_t <}}u'5;^?x  
  { *d-JAE  
  const Tp t; C-^8;xd  
public : R 3*{"!O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K!v\r"N  
template < typename T > jN/snU2\0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jT4 m(j  
  { pwA~?$B1  
  return t; =TA8]7S~U  
} P6`LUyz3  
} ; bj@f<f`  
/wi/i*;A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  )eH?3""  
下面就可以修改holder的operator=了 #`%V/#YK  
JHJ]BMm  
template < typename T > D=M'g}l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (bD#PQXzm  
  { 12l1u[TlS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !HF<fn  
} 8k^1:gt^  
UTO$L|K  
同时也要修改assignment的operator() r<DPh5ReY  
`6v24?z  
template < typename T2 > =0>[-:Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |W5lhx0U  
现在代码看起来就很一致了。 EfX,0NqT  
cEK#5   
六. 问题2:链式操作 P9M%B2DQ6f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $]4o!Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +9.GNu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }5}#QHF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }-p-(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #r@>.S=U]  
!j9(%,PR  
template < typename T > J$S*QCo  
struct result_1 q,=YKw)*  
  { /mK]O7O7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -`PLewvX  
} ; MTn}]blH  
C-H6l6,  
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: eyos6Qi  
72= 4#  
template < typename T > =h/61Bl3  
struct   ref cea e~  
  { n]3Z~HoZ  
typedef T & reference; <m%ZDOMa  
} ; \OkJX_7  
template < typename T > ,8stEp9~h]  
struct   ref < T &> g+-^6UG  
  { dlMjy$/T  
typedef T & reference; ESuP ZB  
} ; '2SZ]   
+ux`}L(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1/A|$t[  
[+qB^6I+P%  
template < typename T > l=47#zbpZ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sRflabl *x  
  { 2>m"CG  
  return l(t) = r(t); ;6`7 \  
} 1{G@'# (  
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。  k.\4<}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4Td)1~zc3  
! )(To  
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 ,t39~w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sb`SJ):x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M%5_~g2n'\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [o.#$(   
最后的布局是: 8]WcW/1r !  
                Add s 4n<k]d  
              /   \ AH^'E  
            Divide   5 6df`]s c  
            /   \ o}yA{<"  
          _1     3 AA}+37@2I  
似乎一切都解决了?不。 n`p/;D=?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m[Qr>="  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e<"sZK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3(1UI u  
vX$|/74  
template < typename Right > y.a)M?3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W2A!BaH%  
Right & rt) const LWV^'B_X-  
  { 'r} y{`3M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G_xql_QR  
} Jjh=zxR>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VgMuX3=  
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。 >n%ckL|rG  
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。 Kp6%=JjO  
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。 3Q_)Xs r`  
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。 )b,FE}YX  
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? hO(A_Bw  
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: 8*eVP*g  
+>:[irf  
template < class Action > 1JZhcfG  
class picker : public Action zvT8r(<n}  
  { Srrzj-9^)K  
public : ^vTp.7o~5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .xtam 8@  
  // all the operator overloaded 0I*{CVTQj  
} ; Nb\B*=4AR  
vH6.;j'^  
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。 TU9$5l/;g  
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: th+LScOX  
~2QD.(  
template < typename Right > ?*cCn-|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `r0MQkk  
  { T!>sL=uf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r`PD}6\  
} +SkfT4*U  
MFqb_q+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P} 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。 "}:SXAZ5`  
:PB W=W  
template < typename T >   struct picker_maker m2Wi "X(I_  
  { LKst QP!I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B8zc#0!1  
} ; dRBWJ/ 1T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e)|5 P  
  { mEbj  
typedef picker < T > result; 5B;;{GR  
} ; 9\%`/tJM  
_]us1  
下面总的结构就有了: (_fovV=  
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。 )yS8(F0  
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。 ](z*t+">  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OOzXA%<%c  
至此链式操作完美实现。 BKu< p<  
B%z+\<3^q  
]x6r P  
七. 问题3 =@MJEo`D  
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。 v R ! y#  
4C9k0]k2  
template < typename T1, typename T2 > %4Yq (e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Z-Fu=8J8^  
  { w+hpi5OH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |^OK@KdL1  
} 1/c+ug!y  
% ejq|i7  
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: BxesoB  
4 Z&KR<2Z  
template < typename T1, typename T2 > ^(7Qz&q  
struct result_2 eqqnR.0  
  { Uf~5Fc1d =  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LB^xdMXi  
} ; MZ>Q Rf  
lO HW9Z  
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? Y9B"yV  
这个差事就留给了holder自己。 5)ooE   
    !'>,37()  
+(h{ 3Y|  
template < int Order > +_ny{i`'  
class holder; . $ HE  
template <> fD%20P`.  
class holder < 1 > 2j$~lI  
  { [iC]Wh%  
public : .L.9e#?3  
template < typename T > 5X:3'*  
  struct result_1 STz@^A  
  { yn.[-  
  typedef T & result; TpxAp',#7  
} ; u"DE?  
template < typename T1, typename T2 > CM)V^k*  
  struct result_2 ?3<Y/Vg%c  
  { Fp>nu_-"  
  typedef T1 & result; LXf|n  
} ; }|l7SFst  
template < typename T > c,}VC-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xggF:El3{  
  { }l_8~/9  
  return (T & )r; n'!x"O7  
} .d+zF,02Z  
template < typename T1, typename T2 > xxOhGA)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V9wL3*  
  { ,Uy;jk  
  return (T1 & )r1; rnBp2'EM  
} 8( bK\-b  
} ; dEam|  
sk@aOv'*(  
template <> d"thM  
class holder < 2 > nY,LQ0r  
  { |Gr@Mi5  
public : P[r$KGz  
template < typename T > {HjJ9ZGQ  
  struct result_1 c!mMH~#  
  { WnA Y<hZ|  
  typedef T & result; =Ea,8bpn  
} ; {8,_[?H  
template < typename T1, typename T2 > Pav  
  struct result_2 SME]C') 7  
  { GZm=>!T  
  typedef T2 & result; D H:9iX'  
} ; Ti>}To}B5  
template < typename T > +R"n_6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kH4m6p  
  { fr&p0)85>B  
  return (T & )r; j_S3<wEJ  
} *E-MJCv  
template < typename T1, typename T2 > =FfR?6 ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W3n[qVZIC  
  { <]*Jhnx/  
  return (T2 & )r2; \8USFN~(Y  
} ruy?#rk  
} ; Y\F4  
CiTWjE?|7  
9fsc>9  
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> >。 Z 4c^6v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: upFe{M@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3;R`_#t+  
9 7pnq1b  
return l(i, j) = r(i, j); $paE6X^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +^*b]"[  
/f hS#+V*  
  return ( int & )i; 5[~ C!t;  
  return ( int & )j; V@K^9R,|  
最后执行i = j; }6*JX\'q  
可见,参数被正确的选择了。 n;y[%H!g  
#z}0]GJKj  
m/`L3@7Tt  
EF;B)y=  
M{p9b E[j  
八. 中期总结 S(lqj6aa}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ""h%RhcZ\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qBZ;S3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JvS ~.g1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KVoM\ttP  
AOx8OiqE:  
'Y]<1M>.g  
n,{  
S5~(3I )v  
GqgJ]m  
九. 简化 D3y4e8+Z'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 MI~Q Xy,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `0-i>>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {'#7b# DB>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;|f]e/El  
  +-*/&|^等 |RDE/  
2. 返回引用。 M`xI N~  
  =,各种复合赋值等 4thPR}DH}  
3. 返回固定类型。 J~ wu*x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ozA%u,\7k  
4. 原样返回。 &09G9GsnQ  
  operator, FV%|*JW[;N  
5. 返回解引用的类型。 <f0yh"?6VH  
  operator*(单目) Z 2lX^z  
6. 返回地址。 )2r_EO@3HP  
  operator&(单目) m*v@L4t( 1  
7. 下表访问返回类型。 N5b&tJb M0  
  operator[] N8X)/W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n%s$!R- \  
  operator<<和operator>> },#AlShZu  
\3)U~[O>:  
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。 <iM}p^jX9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T%**:@}+  
$=Tq<W*c  
template < typename Left > @FN1o4&3  
struct value_return 8'u,}b)  
  { rEs!gGNN  
template < typename T > {wD "|K  
  struct result_1 P5'VLnE R{  
  { lT'V=,Y t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f1U: _V^d  
} ; =-G4 BQ  
Sf t,$  
template < typename T1, typename T2 > OGW0lnQ/  
  struct result_2 u2*."W\  
  { $C8s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q2M%AvR  
} ; Ub[UB%(T  
} ; OO;I^`Yn  
|2I p*  
kZ!&3G9>-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }mS+%w"j  
(R!.=95@  
下面我们来剥离functor中的operator() )F6p+i="  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C6d#+  
H+Q_%%[N  
return l(t) op r(t) &CfzhIi*!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XL(2Qk  
return op l(t) tz2$j@!=  
return op l(t1, t2) F^Mt}`O  
return l(t) op h\8bo=  
return l(t1, t2) op j)}TZx4~  
return l(t)[r(t)] M*F`s& vM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ' &Nv|v\V  
$ccCI \  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: i^ eDM.#X  
单目: return f(l(t), r(t)); ~Yg+bwh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]jV1/vJ-!  
双目: return f(l(t)); u<HJFGLzI  
return f(l(t1, t2)); [LSs|f  
下面就是f的实现,以operator/为例 qtp-w\#S$  
C(}Kfi@6N  
struct meta_divide dkZ[~hEQG-  
  { Rtai?  
template < typename T1, typename T2 > }$:ha>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EtDzmpJR>  
  { O! w&3 p  
  return t1 / t2; `>`{DEDx{5  
} EHt(! ;?q  
} ; &y~GTEP  
S|_lb MZM  
这个工作可以让宏来做: # twl  
|tO.@+[uqP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7gt%[r M  
template < typename T1, typename T2 > \ pwV{@h!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D+*_iM6[-  
以后可以直接用 K Z0%J5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r7v 1q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ft8ii|-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ['l}*  
dj3E20Ws  
a<Ps6'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B|rf[EI>  
F/D/1w^ iR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9>d~g!u=  
class unary_op : public Rettype xGX U7w:X  
  { ae] hCWK  
    Left l; J(`(PYo\i  
public : aMyf|l.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =7zvp,B  
5R O_)G<  
template < typename T > ]$A6krfh|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _?9|,  
      { )(`,!s,8)  
      return FuncType::execute(l(t)); lAx8m't}6  
    } TzsNhrU{  
R<ZyP~  
    template < typename T1, typename T2 > HuajdC~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1!2,K ot  
      { mQ:5(]v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T?8N$J  
    } RZI4N4o  
} ; (M,*R v  
.p\<niu7  
C-VkXk  
同样还可以申明一个binary_op `wLMJ,@f.  
=bb)B(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fx@@.O6  
class binary_op : public Rettype .4,l0Nn`W  
  { 3d>xg%?  
    Left l; S{)'1J_0  
Right r; q6V\n:hKV  
public : q]z%<`.9*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9'h4QF+Y  
U9yR~pw  
template < typename T > x5!lnN,#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J ?H| "  
      { P!lTK   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hgF4PdO1e  
    } Rm=[Sj84  
%2rUJaOgy$  
    template < typename T1, typename T2 > BxGz4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c`!8!R  
      { [214b=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wTu=v  
    } 3AarRQWsn  
} ; X:gE mcXc  
AO^c=^  
nV?e(}D  
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 j*@EJ"Gm>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yI}_ U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RyN?Sn5)  
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。 ;NrU|g/ksX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l|~SVk|  
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。。。 |PW.CV0,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C-L["O0[  
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) kG]FB.@bG  
下面是修改过的unary_op o`ijdg!5qG  
? Eh)JJt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V?+Y[Q  
class unary_op Z)H9D(Za  
  { [}=/?(5  
Left l; rTLo6wI  
  t[?O*>  
public : u7ER  
/km'#f)/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $eUJd Aetk  
)l*6zn`z  
template < typename T > YNWAef4  
  struct result_1 EXTQ:HSES  
  { 99..]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'P<T,:z?  
} ; =;@?bTmqD  
BX6]d:S  
template < typename T1, typename T2 > ,daZ KxT  
  struct result_2 tz"zQC$  
  { b>"=kN/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B3iU#   
} ; s9}VnNr  
!JVpR]lWS  
template < typename T1, typename T2 > dEM=U;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iWu^m+"k  
  { rJ}k!}G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '9#h^.  
} 5$p7y:  
]NgEN  
template < typename T > 5qx$=6PT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [}!obbM  
  { h> A}vI*:  
  return OpClass::execute(lt(t)); c<j  +"  
} &nEQ `3~F  
by%k*y  
} ; Cz1o@ rt  
H@pF3gh  
+~]LvZtI_  
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 ~J,e^$u  
好啦,现在才真正完美了。 ^N_?&pgy  
现在在picker里面就可以这么添加了: oN6 '%   
CNF3".a  
template < typename Right > - Ado-'aaS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jFMf=u&U  
  { -?&s6XA%#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5 NdIbC  
} F),wj8#~>-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5W=jQ3 C  
&fYV FRVkq  
-{'WIGm  
wX*F'r"z  
F-2&P:sjQ  
十. bind WGrG#Kw[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z^r  
先来分析一下一段例子 ~}fQ.F*7R  
@$(@64r  
~)&im.Q4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N3}jLl/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zV8^Hxl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?h4Rh0rkX  
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。 49m}~J=*  
我们来写个简单的。 $9Yk]~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h16i]V  
对于函数对象类的版本: $5n6C7  
G`" 9/FI7  
template < typename Func > 96$qH{]Ap  
struct functor_trait ,>Lj>g{~  
  { RRH[$jk  
typedef typename Func::result_type result_type; 9!06R-h  
} ; ai,Nx:r   
对于无参数函数的版本: 5*W<6ia  
XLNR%)l  
template < typename Ret > k^Q>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ayvHS&h  
  { 8 k%!1dyMB  
typedef Ret result_type; g`BtG  
} ; )+S^{tt  
对于单参数函数的版本: 1SYBq,[])  
9 L^:N)-  
template < typename Ret, typename V1 >  + Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U F ]g6u  
  { a9CK4Kg  
typedef Ret result_type; P<<hg3@  
} ; NlnmeTLO5  
对于双参数函数的版本: Y uo  
atA:v3"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V!94I2%#x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <(U :v  
  { :UgCP ~Y  
typedef Ret result_type; 2l9RU}  
} ; Z7t-{s64  
等等。。。 *?GV(/Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8={ " j  
7CKh?>  
template < typename Func > lB Y"@N  
struct func_return L~])?d  
  { 3\Ma)\>R\-  
template < typename T > g,N"o72)  
  struct result_1 IfdgMELk  
  { MSw:Ay [9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i$:\,  
} ; X( H-U q*(  
g^dPAjPQ  
template < typename T1, typename T2 > sZ!/uN!6  
  struct result_2 CI };$4W~  
  { hn bF}AD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C/{tvY /o  
} ; eZ^-gk?  
} ; aF~ 0\XC  
{IlX@qWr  
`1eGsd,f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z` :uvEX0  
JWuF ?<+k  
template < typename Func, typename aPicker > !VJ5(b  
class binder_1 9<ev]XaSl  
  { rprtp5Cg  
Func fn; UvtSNP&/2d  
aPicker pk; 9Xv>FVG!  
public : 8"\g?/  
C/w!Y)nB=  
template < typename T > Xt!%W    
  struct result_1 `f9I#B  
  { UF)4K3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #l!Sz247  
} ; ,%FBELqOW  
c9 UJ=  
template < typename T1, typename T2 > A $9^JF0$  
  struct result_2 c8'! >#$  
  { )OAd[u<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h* to%N  
} ; T!T6M6?  
6] ~g*]T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :$`"M#vMX  
Ris5) *7  
template < typename T > T@ [*V[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <3;Sq~^  
  { ) DzbJ}  
  return fn(pk(t)); ,c%>M^d  
} WzC_M>_  
template < typename T1, typename T2 > IfH*saN7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BmRk|b  
  { %b H1We  
  return fn(pk(t1, t2)); KKz{a{ePY%  
} j5,vSh~q;'  
} ; ItZqLUJ m  
"1P>,\Sjg  
#N=!O/Y  
一目了然不是么? ib4shaN`  
最后实现bind /idQfff  
="$9 <wt  
2\Vzfca  
template < typename Func, typename aPicker > ng-g\&-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z]NzLz9VfL  
  { `|1#Vuk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nQ0g,'o  
} F0O/SI(cA  
a| *{BlY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ov{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5/:BtlFx  
a]<y*N?qu  
十一. phoenix o2FQ/EIE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O43emL3  
#)aUKFX  
for_each(v.begin(), v.end(), iI2 7N'g  
( ;$Eg4uX  
do_ @w)Vt $+b]  
[ <_S>-;by  
  cout << _1 <<   " , " l@x/{0  
] ,Qgxf';+$  
.while_( -- _1), y^o*wz:D*  
cout << var( " \n " ) bIR AwktD  
) R89 ;<,Ie  
); r*|#*"K"a  
ay\e# )  
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: U{2[n F  
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 ~ >af"<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _]~gp.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NArql  
m'))prl  
IpX>G]"-C  
template < typename Cond, typename Actor > ^6*2a(S&  
class do_while VpDNp (2  
  { JsfX&dX0  
Cond cd; ,;aELhMZ  
Actor act; ZgN )sVJ  
public : fZqMznF  
template < typename T > nQ*9|v4  
  struct result_1 +mReWf:o  
  { 'WEypz  
  typedef int result_type; ;+%(@C51GE  
} ; 3|=9aM^x^  
n+Ia@ $|m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =Fq"lq %  
"t4$%7L]  
template < typename T > k^ CFu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eIz T(3(  
  { vZHm'  
  do !2)$lM1@J  
    { SjT8 eH #  
  act(t); 3d qj:4[f  
  } cxBu2( Y  
  while (cd(t)); Hshm;\'  
  return   0 ; @z8,XW }  
} _S43_hW  
} ; oUMY?[Wp  
O@@=ZyYwc  
GXV<fc"1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WD=#. $z$  
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。  aKkG[q 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。 >4gGb)  
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。 Y)kO"  
下面就是产生这个functor的类: :G/T{87H  
,&Iw5E[  
k_p4 f%9  
template < typename Actor > |[ymNG  
class do_while_actor *_ 2db   
  { D<=:9  
Actor act; c$.h]&~dN  
public : Nr\[|||%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VCzmTnD  
EgAM,\  
template < typename Cond > fVlTsc|e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n\f8%z  
} ; s2-`}LL  
xXpeo_y'  
{&_1/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c2aX_ "  
最后,是那个do_ ZXP9{Hh  
3g!tk9InG  
Yx4TUA$c'  
class do_while_invoker oMH-mG7:K  
  { :J|t! `  
public : }%K)R 5C  
template < typename Actor > =-XI)JV#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0{0|M8  
  { ')k n  
  return do_while_actor < Actor > (act); o1x IGP<  
} Q/oel'O*x  
} do_; 3<ikMUq&  
7B@[`>5?%L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1'c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (1`z16  
最后来说说怎么处理break和continue )/BI :)  
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。 `N8?F3>  
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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