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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J@/4CSCR]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~_JfI7={Jn  
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, u]NsCHKlT  
c>D~MCNxg  
u=InE|SH  
;&J>a8B$  
  class filler >xo<i8<Miv  
  { =nCA=-Jv  
public : :Y/aT[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [?7QmZK  
} ; 9*I[q[>9  
A)9]^@,  
c\o_U9=n  
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:  DlCN  
Hb*Z_s  
?9{^gW4|  
7WmLC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o`Z3}  
a({Rb?b  
gD)M7`4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rR@]`@9  
A<c<!N  
#g$I>\O<  
)wjpxr  
二. 战前分析 i695P}J2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Pq+|*Y<|&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I(VqtC:K.  
axC{azo|  
hJ8&OCR }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7hn[i,?` H  
  /* --------------------------------------------- */ 7#"NKxb  
vector < int *> vp( 10 ); :|5 m"X\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cu}(\a  
/* --------------------------------------------- */ UUWRC1EtI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >b\|%=(x!*  
/* --------------------------------------------- */ I52nQCXi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0);5cbV7i  
  /* --------------------------------------------- */ -<x%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o0No"8DnjH  
/* --------------------------------------------- */ l,Q`;v5|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 31^/9lb  
90+Vw`Gz=  
/'{vDxZf R  
<fBJ@>  
看了之后,我们可以思考一些问题: R-pON4D"*  
1._1, _2是什么? }*!L~B!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QyTN  V  
2._1 = 1是在做什么? -ABj>y[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U*K4qJ6U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )( 3)^/Xz  
t9<BQg  
}!fIY7gv  
三. 动工 a+z>pV|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p\_3g!G'  
2|ee`"`  
^~l@ _r  
[MAPa  
template < typename T > %6lGRq{/?  
class assignment rV"3oM]Lo  
  { ^[[@P(e>  
T value; -T+YMAFU_  
public : uu]C;wl  
assignment( const T & v) : value(v) {} k2->Z);X  
template < typename T2 > uYs45 G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4V[(RXc/  
} ; 4mW$+lzn  
81#x/&E]  
,O.iOT0=;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >Q=e9L=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u=@zYA(  
]2"UR_x  
#QlxEs#%  
6E_~8oEl  
  class holder ]+pE1-p\  
  { Rh~j -;  
public : F6CuY$0m=  
template < typename T > D`41\#ti  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m-C#~Cp36  
  { !4^Lv{1QZ  
  return assignment < T > (t); P)y2'JKL  
} ql.[Uq  
} ; u7J:ipyiq2  
8}[<3K%*g  
&VU^d3gv~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ok,O/|E}?  
}@$CS5w  
  static holder _1; >nehyo:#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aTHf+;  
kQ\l7xd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s!gVY!0  
而不用手动写一个函数对象。 +{6:]  
l8M}82_  
p{qA%D  
v^/<2/E"?4  
四. 问题分析 qe1>UfY  
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。 D)L~vA/8b  
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。 &>.QDO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uUBUUr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -=:tlH n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o^uh3,.  
U\{I09@E 0  
五. 问题1:一致性 _^eA1}3  
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?| 'q/C: Yo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~nj+" d]  
XkW@"pf&Fh  
struct holder @!x7jPr  
  { A&KY7[<AC{  
  // Bd>ATc+580  
  template < typename T > _wg~5'w8  
T &   operator ()( const T & r) const tg%<@U`7=  
  { S._h->5f  
  return (T & )r; 2,|@a\H  
} TFbF^Kd#:d  
} ; 5M8   
l~f9F`~'  
这样的话assignment也必须相应改动: y </i1qM  
2mx }bj8  
template < typename Left, typename Right > )OlYz!#?  
class assignment Vhm^<I-d  
  { sdewz(xskj  
Left l; %74f6\  
Right r; N'5DB[:c:  
public : s.Mrd~(Drz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 03 v\v9<T  
template < typename T2 > "tK3h3/Xv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } La^Zr,T!  
} ; f|!@H><  
(hY^E(D  
同时,holder的operator=也需要改动: Jju?v2y`  
5(\[Gke  
template < typename T > l29AC}^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]?jmRk^ .  
  { Gv(n2r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T(qHi?Y  
} (ke<^sv7!  
q<fj1t1w  
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。 p7*7V.>X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z%-uyT@a  
.L]2g$W\p  
return l(rhs) = r; brn>FFAwO  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 pAEJ=Te  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~3Z(0 gujD  
Xn<|6u  
template < typename Tp > !\&4,l(  
class constant_t `Uk jr MO  
  { 3bugVJ9 3  
  const Tp t; )4+uM'2%  
public : ."q8 YaW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @ 6b;sv1W  
template < typename T > SYOU &*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8wS9%+  
  { f K4M:_u  
  return t;  Z\$!:  
} =0U"07%}  
} ; y2C/DyuAY|  
\g@jc OKU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L\<J|87p?  
下面就可以修改holder的operator=了 MD+ eLA7  
PzLV}   
template < typename T > -1!s8G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;u%4K$   
  { 3'`X_C|d53  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -g vS 3`lX  
} eR8>5:V_  
K*MI8')  
同时也要修改assignment的operator() stCFLYox  
yD ur9Qd6  
template < typename T2 > lzZ=!dG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZOzyf/?.  
现在代码看起来就很一致了。 rmnnV[@o  
4_Rv}Y d  
六. 问题2:链式操作 &-Z#+>=H(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :Z5kiEwYM  
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。 23UXOY0BW  
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。 vf_pEkx*wD  
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。 @] {:juD~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tbi(e49S  
_ID =]NJ_  
template < typename T > /^Lo@672  
struct result_1 ,PyPRPk  
  { x\(yjNZH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TGPHjSZ1  
} ; \cq.M/p  
q/YO5>s15  
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: .rbKvd?-}  
=~QC)y_  
template < typename T > hB*3Py27L  
struct   ref }Qvoms<k  
  { wsCT9&p  
typedef T & reference; n!XSB7d~X  
} ; d e~3:  
template < typename T > s!BZrVM%I`  
struct   ref < T &> t+SLU6j,  
  { j(=zc6m  
typedef T & reference; TsZX'Yn  
} ; #*K!@X  
X<$8'/p r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kC6s_k  
qfEB VS(  
template < typename T > cE]#23  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E;x~[MA  
  { K,GX5c5  
  return l(t) = r(t); D61e  
} 6NqLo^ "g  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Sst`*PX:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ()i!Uo  
&($Zs'X  
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 Z})n%l8J]p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z'}?mE3i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6PI-"He  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Th//uI+  
最后的布局是: 5Bc)QKh`l|  
                Add V 5ihplAk  
              /   \ OL"So u4  
            Divide   5 DK;/eZe  
            /   \ >'zp  
          _1     3 tlFc+3  
似乎一切都解决了?不。 dQL! >6a  
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。 { e %  
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。 KBFAV&  
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: Jid:$T>  
Kq0hT4w  
template < typename Right > 0Z{(,GU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $ /(H%f&  
Right & rt) const &^YY>]1Py  
  { KhV; />(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DP_ bB(  
} t`mLZ <X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mhw\i&*U  
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。 W}1h~rNy  
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。 !f\6=Z?>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。 )FqE8oN-  
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。 SVo`p;2r  
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? " ,rA  
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:  '[#uf/~W  
P5P<-T{-c  
template < class Action > n1W}h@>8  
class picker : public Action :r/rByd'  
  { *lG$B@;rc|  
public : y!^RL,HIL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /(nA)V( :  
  // all the operator overloaded qO9_ e  
} ; <`9:hPp0  
wEMUr0Hq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c(AjM9s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &4DV]9+g  
V*'9yk"  
template < typename Right > E|Grk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `czXjZE  
  { Z y7@"C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d*,|?Ar*b  
} VuZmX1x)N  
rd 1&?X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o#wF/ I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?I 1@:?Qi  
}Gz"og*8  
template < typename T >   struct picker_maker 5J&n<M0G1  
  { ~ab"q %  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oci-[CI,  
} ; 9HEc=,D|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 95wV+ q*  
  { %r!  
typedef picker < T > result; T+4Musu{V  
} ; >)pwmIn<  
W3 8 =fyD  
下面总的结构就有了: qW<: `y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {YbqB6zaM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M3F8@|2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a<gzI  
至此链式操作完美实现。 n(f&uV_):  
a3lo;Cfp  
:({lXGc}4?  
七. 问题3 p-; ]O~^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 65J'u N  
x{ZVq 4  
template < typename T1, typename T2 > ypd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iKS9Xss8  
  { U.6hLFcE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9 [I ro  
} #t(?8!F  
H_8@J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?n@PZL= ]  
[bOy, ^@4  
template < typename T1, typename T2 > 4 |5ekwk  
struct result_2 kh,M'XbTo  
  { Iwn@%?7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MB |(,{S  
} ; 6 3u'-Z"4  
b]g.>$[nX  
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? O: BP35z_F  
这个差事就留给了holder自己。 [7s5Vt|  
    ;Ok11wOw  
?<LG(WY  
template < int Order > $z,bA*j9  
class holder; -owfuS?i=  
template <> #i ]@"R  
class holder < 1 > Xs`:XATb/  
  { ev guw*u  
public : YHRI UY d  
template < typename T > &'](T9kg=  
  struct result_1 R&alq  
  { 4*9Dh  
  typedef T & result; wRiP5U,  
} ; iN {TTy  
template < typename T1, typename T2 > Ph%s.YAZ~  
  struct result_2 Dps{[3Y+  
  { `Ys })Pl  
  typedef T1 & result; 8\V-aow  
} ; mpF_+Mn  
template < typename T > YI|G pq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h?1pGz)[C  
  { vaxg^n|v9  
  return (T & )r; G[^G~U\+!  
} V[bc-m  
template < typename T1, typename T2 > 0,A?*CO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O#U"c5%  
  { ) k2NF="o  
  return (T1 & )r1; =J'?>-B  
} QJE- $ :  
} ; N^ET qg  
'_&(Iwu  
template <> SmLYxH3F  
class holder < 2 > y-X'eCUz  
  { uHIWbF<0oo  
public : s+w<!`-  
template < typename T > Y'HF^jv]R  
  struct result_1 N*MR6~z4  
  { 7cy~qg  
  typedef T & result; xXYens}  
} ; B*AMo5  
template < typename T1, typename T2 > V$_0VN'+Z  
  struct result_2 @ixX?N)V  
  { #<e7 Y0  
  typedef T2 & result; Rj&7|z  
} ; bYgYP|@  
template < typename T > %N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H'`(|$:|  
  { mT>p:G  
  return (T & )r; Zll^tF#  
} zn x_p /V  
template < typename T1, typename T2 > 0X-2).n u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \O?B9_  
  { stG&(M  
  return (T2 & )r2; &sgwY  
} *u>\&`h=  
} ; iQIw]*h^  
`;qZ$HH  
:&-}S>pC  
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> >。 :Ir:OD# o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yfW^wyDd2o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IjRmpVcwN  
M^f1D&A  
return l(i, j) = r(i, j); S3w?Zk3hO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C4uR5U  
;X6y.1N~  
  return ( int & )i; [Z+,)-ke  
  return ( int & )j; #dt2'V- ,  
最后执行i = j; 9"RfL7{  
可见,参数被正确的选择了。 11T\2&Q  
A(p  
I}v#r8'!  
z{jAt6@7  
D5b _m|7%  
八. 中期总结 c]r|I %D  
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: NKKO A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kw~H%-,]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $Ig,cTR.b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S: uEK  
_fCHj$I*]  
6)$ N[FNs  
9tEKA|8  
n1>nnH]G  
}gi' %e  
九. 简化 G0> Wk#or  
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。 =*}Mymhk(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^z;,deoGh  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e:D"_B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TkoXzG8yE<  
  +-*/&|^等 #/dde9y  
2. 返回引用。 kw:D~E (  
  =,各种复合赋值等 5(7MQuRR  
3. 返回固定类型。 R<-C>D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZC*d^n]x.  
4. 原样返回。 'sBXH EZA]  
  operator, Hk*cO;c  
5. 返回解引用的类型。 }C"*ACjF   
  operator*(单目) gA1in  
6. 返回地址。 p-r%MnT  
  operator&(单目) 5@ +Ei25  
7. 下表访问返回类型。 Z*>/@J}  
  operator[] k1U8wdoT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J_E(^+  
  operator<<和operator>> f}Tr$r  
KBq aI((  
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。 *b{lL5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dKQV4dc>  
G1_@! 4  
template < typename Left > cu`J2vm3  
struct value_return vW-`=30  
  { T$8~9 qx  
template < typename T > <?{}Bo0xG  
  struct result_1 .^IhH|U  
  { \u-e\w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lO:{tV  
} ; &N_c-@2O  
7QiCZcb\  
template < typename T1, typename T2 > xyjV dD\  
  struct result_2 nCMa$+  
  { q;zf|'&*7C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tq:tY}:4  
} ; %=4ak]As  
} ; u<shhb-  
8{Eo8L'V  
n=o'ocdS)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait * m&: Yje  
`-EH0'w~"  
下面我们来剥离functor中的operator() |ch^eb^7"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G+ X [R^RD  
J-\?,4mcP  
return l(t) op r(t) RL Zf{Q>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lJzy)ne  
return op l(t) ^%%5  
return op l(t1, t2) >-@ U_p  
return l(t) op CCh8?sM  
return l(t1, t2) op Y0B1xL@  
return l(t)[r(t)] rYFau1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <h_P+ nz  
:sVHY2x  
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: 'cF%4F  
单目: return f(l(t), r(t)); MhI)7jj`mt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IqCCfsf4  
双目: return f(l(t)); )uid!d  
return f(l(t1, t2)); {ogZT7w}  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dp*$GQ  
1: xnD  
struct meta_divide iE^a%|?}  
  { V}|v!h[O8  
template < typename T1, typename T2 > ? TT8|Os  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >6I.%!jU  
  { Az< 9hk  
  return t1 / t2; v^c<`i;  
} \;*}zX  
} ; d$_q=ywc  
?5yH'9zE  
这个工作可以让宏来做: MFH"$t+  
[+l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xs>s|_T  
template < typename T1, typename T2 > \ @\T;PTD-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G4`Ut1g ^  
以后可以直接用 ytve1<.Ff  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y2#>c*  
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 E!I  
(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。。。) zzfn0g  
80$0zbw$  
R@<_Hb;Aeb  
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 0/:=wn^pg  
&oeN#5Es8C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j|&DP-@g/  
class unary_op : public Rettype |#&V:GZp  
  { YXzZ-28,<  
    Left l; (}C^_q:7d  
public : $,;S\JmWP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '>e79f-O)  
:G`L3E&1s  
template < typename T > ^b"bRQqm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1O9p YW5J  
      { qqe2,X?  
      return FuncType::execute(l(t)); o3F|#op  
    } ``|gcG  
o'eI(@{F=  
    template < typename T1, typename T2 > G;Wkm|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Pd|6  
      { 9si}WqAw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));   ^RV  
    } _3.G\/>[K  
} ; p/hvQy E  
|0L=8~M(j  
e?!L}^f6X  
同样还可以申明一个binary_op mLg{6qm(q  
2gwZb/'i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B`*f(  
class binary_op : public Rettype GOf`Z'\xt  
  { `c'   
    Left l; $U>/i@D  
Right r; _hy{F%}  
public : ut$,?k!M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hwp{<  
`V&1]C8x  
template < typename T > `*NO_ K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hV-V eKjZ(  
      { ~!ZmF(:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T A\4uy6o  
    } ou'~{-_xd  
NfTCp A  
    template < typename T1, typename T2 > hj&fQ}X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5iQmZ [  
      { zJ;>.0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ufw3H9F(O  
    } 2e9jo,i  
} ; Zk=*7?!!  
veUa|Bx.(v  
J3e:Y!  
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 /2;dH]o0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E dn[cH7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (*6 m^  
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^1zIC>F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PS=e\(6QC  
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。。。 pb^,Qvnp   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]*N:;J  
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) 'qL5$zG  
下面是修改过的unary_op !K3})& w  
38c?^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IKi{Xh]\  
class unary_op /gz:zThf{  
  { bLgL0}=n  
Left l; *u>lx!g  
  -<qxO  
public : {O^TurbTFA  
B%tIwUE2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9>by~4An?  
X^}A*4j  
template < typename T > RU2c*q$^X  
  struct result_1 J yj0Gco  
  { QsiJ%O Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QyPg |#T2>  
} ; (1CJw:  
t5.`! 3EO  
template < typename T1, typename T2 > QR<`pmB~y  
  struct result_2 *AZ?~ i^o  
  { d%0+i/p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z[fB!O  
} ; F4Zn5&.)  
0$6*o}N%  
template < typename T1, typename T2 > GCT@o!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4j> fI)FUW  
  { gQ37>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~eP  
} 9UwLF`XM  
9)`amhf>  
template < typename T > WsR+Np@c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G.g|jP'n  
  { AUfS-  
  return OpClass::execute(lt(t)); <I; 5wv  
} Py|;kF~![  
\m4T3fy  
} ; Cq>6rn  
-ynBi;nH  
-Ep!- a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !}y1CA  
好啦,现在才真正完美了。 {Oj7  
现在在picker里面就可以这么添加了: %j7:tf=  
B5ea(j  
template < typename Right > o#>a 5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0VN7/=n|  
  { !:WW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !K cWH9  
} o}8I_o&]U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #)s!}X^  
OfTfNhpK  
w{!(r  
h}Rx_d  
x5}lgyt  
十. bind ,2L$G&?  
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。 f'X9HU{Cz  
先来分析一下一段例子 ;au*V5a%  
VfSj E.|  
bFY~oa%C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x5h~G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HeLG?6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l30Y8t~d  
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。 :@eHX&  
我们来写个简单的。 X|}2_B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6cz/n8Mg  
对于函数对象类的版本: ;W]\rft[  
x|i_P|Z  
template < typename Func > SmhGZ  
struct functor_trait I|9 SiZ0  
  { ) 1 m">s4  
typedef typename Func::result_type result_type; ;"kaF!  
} ; q_V0+qH  
对于无参数函数的版本: cA)[XpQ:+W  
GbI-SbE  
template < typename Ret > QA3/   
struct functor_trait < Ret ( * )() > T/pqSmVpM  
  { z//VlB  
typedef Ret result_type; ! | #83  
} ; +s++7<C  
对于单参数函数的版本: h6~$/`&]b  
aNxAZMg  
template < typename Ret, typename V1 > |'d>JT:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A\fb<  
  { piy`zc- yu  
typedef Ret result_type; zFz10pH  
} ; |~!U4D\  
对于双参数函数的版本: X] %itA  
T4)fOu3]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EV pi^>M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D^ Jk@<*  
  { {vEOn-(7  
typedef Ret result_type; ,:LA.o}h  
} ; F+m }#p  
等等。。。 zcrY>t#l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U*3J+Y  
d?wc*N3  
template < typename Func > #J (~_%Wi  
struct func_return u .f= te  
  { N IdZ  
template < typename T > }}v9 `F  
  struct result_1 ,R%q}IH#  
  { AIMSX]m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gzoEUp =s  
} ; LUB${0BrA  
W-NDBP:  
template < typename T1, typename T2 > %\]* OZ7  
  struct result_2 ) e5 @  
  { Bn@(zHG+5&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C|pdv  
} ; Xs: 3'ua  
} ; 8YC_3Yi%  
OC-gA}FZ-}  
1`ayc|9BR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {|I;YDA  
hGpv2>M  
template < typename Func, typename aPicker > y;_% W  
class binder_1 !*R qCS,  
  { DL$@?.?I  
Func fn; :#@= B]  
aPicker pk; 7}M2bH} \K  
public : O T.*pk+<)  
X}+>!%W!}  
template < typename T > (L^]Lk x)  
  struct result_1 ns6(cJ^a  
  { 8Z(Mvq]f&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +$g}4  
} ; g+J-Zg6  
uEX!xx?Q#  
template < typename T1, typename T2 > gNt(,_]ZR  
  struct result_2 X5 j1`t,  
  { xlQBe-Wg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;q*e=[_DF  
} ; Y1]n^  
8F'x=lIO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %i5M77#Z  
z CvKDlL  
template < typename T > euC&0Ee2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hv2De0W  
  { j KoG7HH  
  return fn(pk(t)); Z<vKQ4 G  
} ZpnxecJUJ  
template < typename T1, typename T2 > Za 1QC;7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9jw\s P@  
  { EM[WK+9>I{  
  return fn(pk(t1, t2)); =>_\fNy  
} #3gp6*R  
} ; #`)(e JF  
b45-:mi!&#  
x^y'P<ypw  
一目了然不是么? Eea*s'  
最后实现bind !6*"(  
?.Ca|H<  
V=o t-1,j7  
template < typename Func, typename aPicker > Sy0$z39  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]GW]dM  
  { lE4HM$p   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wY[+ZT  
} ppVHLrUh  
kZmpu?P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'Wm x)0)  
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。 ~ v|>xqWV  
oYm[V<nIl  
十一. phoenix |l]XpWV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^LoUi1j  
v0H@Eg_  
for_each(v.begin(), v.end(), ;'#8tGv=  
( ,)Znb=  
do_ `xqr{lhL  
[ .uMn0PE   
  cout << _1 <<   " , " GLeK'0Q@  
] BHU6t<G  
.while_( -- _1), 4R1<nZ"e~  
cout << var( " \n " ) #Y a4ps_  
) Z8K?  
); 2fn&#kw/  
3z{?_;bR  
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: r\'A i6  
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 +0nJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 / F4zg3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aBNc(?ri  
1WxK#c-)  
OEA&~4&{7  
template < typename Cond, typename Actor > K* LlW@  
class do_while 5YE'L.  
  { =Y|VgV  
Cond cd; r*2+xDoEi  
Actor act; CQF:Rnb  
public : zPn+ V7F  
template < typename T > lb4Pcd j  
  struct result_1 S&Zm0Ku  
  { fI?>+I5  
  typedef int result_type; qkDI](4  
} ; n' n/Tu   
zy/@ WFPE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /?5 1D@  
_.tVSV p  
template < typename T > [B\h$IcRv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B+P(M!m3  
  { @ym v< Mo  
  do 3]}D`Qs6  
    { 81? hY4  
  act(t); _{I3i:f9X8  
  } N)uSG&S:  
  while (cd(t)); vyNxT*,[K  
  return   0 ; yj 3cyLXw  
} lA| 5E?  
} ; cLpYW7vZ[  
#xsE3Wj-X  
eVjBGJ=2e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). % L$bf#  
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。 !![DJ  
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。 ] {RDVA=]  
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。 1gL2ia  
下面就是产生这个functor的类: u%&`}g  
vOn`/5-  
U6glp@s  
template < typename Actor > DU0zez I9  
class do_while_actor Si2k"<5 U  
  { d[@X%  
Actor act; 1F5XvQl  
public : }"nItcp.1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -u6bAQ  
N({MPO9  
template < typename Cond > sXLq*b?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B]nEkO'a:  
} ; L*Tj^q!t+  
g!g#]9j  
-^&<Z 0m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ($q-_m  
最后,是那个do_ 5V?& 8GTe  
@6Y?\Wx$w  
%0S3V[4I  
class do_while_invoker D$w6V  
  { \r/rBa\  
public : ISYXH9V  
template < typename Actor > FvaUsOy "  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JrJo|0Q  
  { lUOF4U&r  
  return do_while_actor < Actor > (act); m( r,Acy6  
} =:xW>@bh|  
} do_; L7n D|  
 L O}@dL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f}o\*|k_|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 td(li.,  
最后来说说怎么处理break和continue >~''&vdsk\  
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。 z6KCv(zvB  
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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