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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4A{|[}!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?:^mBb) T  
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, n?#!VN3  
w&Dv8Wv+Oq  
?&WYjTU]H  
C2]Kc{4  
  class filler B;Nl~Y|\  
  { SEQ%'E5-'  
public : aRj>iQaddx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZWc+),X  
} ; s30 O@M))  
P7r'ffA  
O9v_y+M+M  
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: Mr+@c)  
qv 3^5 d  
<Y 4:'L6  
>-T`0wI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N;F)jO xsl  
iMF<5fLH&  
`|1MlRM9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ocwG7J\W  
>Sk[vI0Y  
#)+- lPe  
I^*'.z!4Q  
二. 战前分析 1`f_P$&Z_J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ocg"M Gb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^s7,_!.Pq  
%k f>&b,Mi  
`T ^G^7&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \a "Ct'  
  /* --------------------------------------------- */ u]C`6)>  
vector < int *> vp( 10 ); O(2cWQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?{o/I\\  
/* --------------------------------------------- */ [~5p>'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); maMHZ\ Q  
/* --------------------------------------------- */ -y) ,Y |  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /rB{[zk  
  /* --------------------------------------------- */ )!9Ifk0KH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tm+;0  
/* --------------------------------------------- */ dtM[E`PL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NQTnhiM7$  
!.-tW7   
]>##`X  
&'|B =7  
看了之后,我们可以思考一些问题: h4&;?T S  
1._1, _2是什么? ;'T{li2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v|Jlf$>  
2._1 = 1是在做什么? !Gs} tiMH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4z7G2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A)n W  
R U"/2i  
P sjbR  
三. 动工 ]*"s\ix  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XY7Qa!>7j  
W@L3+4  
xc 1A$EY  
V+MK'<#B  
template < typename T > =Cf ]  
class assignment yT /EHmJ  
  { L6:h.1 U$  
T value; qX:B4,|ck  
public : 4\X||5.c  
assignment( const T & v) : value(v) {} vvu<:16  
template < typename T2 > 2f,B$-#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -xmf'c9P  
} ; eOO+>%Z  
MlO-+}`_+  
4|J[Jdj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @B1{r|-<^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SDJH;c0   
Pd=,$UQp  
s}x>J8hK  
l4'~}nn(Y  
  class holder my^ak*N  
  { f*((;*n ;  
public : q1Qje%9@t  
template < typename T > S*W;%J5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +}7fg82)  
  { n"{X!(RIcx  
  return assignment < T > (t); kka"C]!  
} 7 &)]) {Q  
} ; >O{7/)gS^  
M.%shrJ/  
^t. W|teD  
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: % n$^-Vc&  
{g F0Xm%  
  static holder _1; ,krS-.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ND]S(C"?  
Dk)}|GJ()"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =WZ%H_oxi  
而不用手动写一个函数对象。 6k0^x Q  
a_T,t'6  
vS; '}N  
c,5n, i  
四. 问题分析 $N+6h#  
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。 "X1vZwK8N  
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。 Rph%*~'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2=*=^)FNI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _+QwREP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 97~K!'/^+y  
=v-2@=NJ`K  
五. 问题1:一致性 _g|acBF  
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?| a% ,fXp>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T{MC-j _T9  
4I~i)EKy6  
struct holder n[k1np$7?6  
  { ?T*";_o,B  
  // OD9 yxN>P  
  template < typename T > )q^ Bj$  
T &   operator ()( const T & r) const P;91~``b-  
  { e1 a*'T$z  
  return (T & )r; -zfoRU v  
} D&{ *AH%Q  
} ; D5A=,\uk  
0Qd%iP)6  
这样的话assignment也必须相应改动: ym%slg  
3{J.xWB@:  
template < typename Left, typename Right > Dx+ K+(  
class assignment o"_=K%9  
  { z]#hWfM4B:  
Left l; B4W\ t{  
Right r; "n?<2 wso  
public : 6 DP[g8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `.BR= ['O  
template < typename T2 > UmP'L!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2R@%Y/  
} ; }=GM ?,7b  
&TT":FPR  
同时,holder的operator=也需要改动: V/y=6wUiSl  
1kFjas `g  
template < typename T > [8]m8=n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X , ZeD  
  { xPQL?.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jXIEp01  
} bEpMaBN  
J/Q|uRpmqr  
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。 j7/(sf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X%4h(7;v  
!Yh}H<w0  
return l(rhs) = r; pCt}66k}  
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。 #)74X% 4(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'DAltr<  
9YC&&0 C@  
template < typename Tp > k i4f*Ej  
class constant_t |~$7X  
  { *SZ>upg  
  const Tp t; }iNY_I c  
public : \iZ1W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FMS2.E  
template < typename T > njMLyT($  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q4%IxR?  
  { 1%eLs=u?  
  return t; /yYlu  
} xH$%5@~  
} ; T-P@u-DU  
T T"3^@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0xBY(#;Q  
下面就可以修改holder的operator=了 R<g=\XO'y  
JuJ5qIal  
template < typename T > N$Hqa^!'T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const && C~@WY,r  
  { wItzcY1m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iQqbzOY  
} D44I"TgqD  
G%OpO.Wf  
同时也要修改assignment的operator() k+\7B}7F  
q3\!$IM.  
template < typename T2 > faVS2TN4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yq;&F0paK  
现在代码看起来就很一致了。 MVAc8dS  
#NF+UJYJ&'  
六. 问题2:链式操作 # U`&jBU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }#YQg0(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r5)f82pQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \UQ],+H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @Z2/9K%1'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XI g|G}i.  
4~WlP,,M  
template < typename T > jr1Se9u D  
struct result_1 lt%-m@#/  
  { we a\8[U3"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +~:0Dxv W  
} ; & =sayP  
!:J< pWN"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qS82/e)7  
M=Is9)y  
template < typename T > ddMM74  
struct   ref p;ZDpR  
  { D[W}[r  
typedef T & reference; 2$Y3[$  
} ; h>Rpb#]  
template < typename T > )fR1n}#  
struct   ref < T &> SD I,M  
  { L4mTs-M.  
typedef T & reference; hGKdGu`0  
} ; .Bijc G  
@}{VM)Fc+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I)uASfT$  
Y;PDZb K3  
template < typename T > ]eL~L_[G\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }'_:XKLj  
  { -(  ER4#  
  return l(t) = r(t); e)og4  
} % NwoU%q  
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。 Ug `   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s @3 zx  
Nuo<` 6mV@  
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 Es,0'\m&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ua!Odju*w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F13%)G(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <v-92?  
最后的布局是: "lb\c  
                Add 6!o/~I#  
              /   \ 2X +7b M  
            Divide   5 lZ+/\s,]|  
            /   \ _4S7wOq5  
          _1     3 B C&^]M  
似乎一切都解决了?不。 ix+x3OCip  
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。 33S`aJ  
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。 @) ]t8(  
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: ~l@%=/m  
{.%0@{Y  
template < typename Right > /iTH0@Kw;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N}1-2  
Right & rt) const .y(@Y6hO  
  { ^W{eO@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Is~yVB02  
} f(W,m >.;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &<OMGGQ[h  
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。 Kjvs@~6t  
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。 9Z}S]-u/  
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。 p@`4 Qz  
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。 m./*LXU  
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? %k~C-+  
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: O/'f$Zj36  
EzwF`3RjK  
template < class Action > M|aQ)ivh3  
class picker : public Action Oym]&SrbS  
  { >4Fd xa  
public : !WDn7j'A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7E@$}&E  
  // all the operator overloaded W'8J<VBD  
} ; i$2MjFC-  
HM;4=%  
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。 k0R, !F  
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: [)B@  
puk4D  
template < typename Right > _LLW{^V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I-j(e)P(o_  
  { 6NP`P jR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gf!t< =T   
} !$4Q]@ }  
9,}fx+^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G;Pt|F?c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DB!uv[c  
t4*aVHT  
template < typename T >   struct picker_maker s"gKonwI2  
  { 15RI(BN   
typedef picker < constant_t < T >   > result; K4BTk !  
} ; iFXUKGiV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4d,qXSKty  
  { &4a~6  
typedef picker < T > result; r< N-A?a  
} ; N2M?5fF  
q oKQEG2  
下面总的结构就有了: Z z{[Al{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 V/+H_=|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Tm'lN5}&9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1KNkl,E  
至此链式操作完美实现。 9G=A)j  
<5C=i:6%  
xUV_2n+  
七. 问题3 gogl[gHO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U!3uaz'  
[j]}$f Fe  
template < typename T1, typename T2 > ZC>`ca  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + ;{rU&  
  { b*9m2=6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :C}KI)  
} AqTR.}H  
pRb+'v&_k  
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: $u(M 4(}  
hPNQGVv  
template < typename T1, typename T2 > +^o3}`  
struct result_2 ]a &x'  
  { G*kXWEx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; je$R\7B<  
} ; H"kc^G+(R"  
O#<|[Dzw  
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? _oYA;O  
这个差事就留给了holder自己。 bUEt0wRR  
    LL6ON }  
)4VL m  
template < int Order > @8}-0c  
class holder; yAZ.L/jyr  
template <> 8tG/VE[  
class holder < 1 > W_Ws3L1;N  
  { htNL2N  
public : Il tg0`  
template < typename T > @9 qzn&A  
  struct result_1 Q7OnhGA  
  { 6= aBD_2@  
  typedef T & result; mU e@Dud  
} ; MC[ `<W)u  
template < typename T1, typename T2 > H-PW(  
  struct result_2 3 tx0y  
  { !kjr> :)x  
  typedef T1 & result; ` :B  
} ; kfG65aa>_  
template < typename T > j.G.Mx"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >8.v.;`  
  { ;8 /+wBnm  
  return (T & )r; UGezo3}  
} H_xQ>~b  
template < typename T1, typename T2 > a`GN@ 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E: LQ!  
  { _tWfb}6;Zb  
  return (T1 & )r1; )SlUQ7f>  
} jQw`*Y/,  
} ; O_%PBgcJr  
qJAv=D  
template <> ?Sd~u1w8K  
class holder < 2 > !Sr0Im0  
  { , L AJ  
public : &d &oP  
template < typename T > {O3oUE+  
  struct result_1 yScov)dp(  
  { .,BD DPFB  
  typedef T & result; 0'`8HP  
} ; iM Y0xf8l  
template < typename T1, typename T2 > u" NIG  
  struct result_2 )b:~kuHi  
  { bl!f5ROS(  
  typedef T2 & result; GhfUCW%  
} ; N4JqW  
template < typename T > Q,`2DHhK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3R$CxRc:  
  { &xMJ^Nv  
  return (T & )r; ]I.& .?^i0  
} S<bz7 k9  
template < typename T1, typename T2 > 1Ag;s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ofJ]`]~VG  
  { JQVw6*u{  
  return (T2 & )r2; ;JD3tM<  
} Gh>fp  
} ; ;Kd{h  
`__?7"p )\  
E?c{02fu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 GF/x;,Ae  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I}]@e ^ ~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gP hw.e""  
+e3WwUx  
return l(i, j) = r(i, j); po](6V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) { ves@p>?  
35]G_\  
  return ( int & )i; >cr_^(UW&  
  return ( int & )j; >Qbc(}w  
最后执行i = j; (gJ )]/n  
可见,参数被正确的选择了。 .8uwg@yD  
 F>oxnhp6  
t5B|c<Hb\  
l!2Z`D_MD  
[E :`jY  
八. 中期总结 d ;7pri)B  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =QKgsgLh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q9]^+8UP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {ALBmSapK"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A%czhF  
J7xT6Q=  
!O-_Dp\#  
+` Y ?-  
Ev|{~U  
TWR#MVMI  
九. 简化 zl0:U2x7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }.|5S+J?[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cPBy(5^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >^\>-U|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [#*?uu+ jK  
  +-*/&|^等 V1fvQ=9  
2. 返回引用。 +}L3T"  
  =,各种复合赋值等 ~1]2A[`s!  
3. 返回固定类型。 LU IT=+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R&|)y:bg|  
4. 原样返回。 u$@I/q,ou  
  operator, g!) LhE  
5. 返回解引用的类型。 Kac j  
  operator*(单目) kpreTeA]  
6. 返回地址。 `6/Yf@b  
  operator&(单目) SUi1*S  
7. 下表访问返回类型。 wj :3  
  operator[] HtXBaIl\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3L%r_N*a  
  operator<<和operator>> FC- *?  
po$ynp756  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4l!Yop0h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y l3[~S  
LsD9hb7  
template < typename Left > ]! J3?G  
struct value_return {$TB#=G  
  { W yJfF=<  
template < typename T > A =[f>8  
  struct result_1 96E7hp !:  
  { ht)*Ync  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IEr`6|X  
} ; ,4T$  
'e)ze^Jq  
template < typename T1, typename T2 > _wJ#jJz2  
  struct result_2 |ij5c@~&  
  { 0B:{4Lsn&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }/}`onRZ  
} ; \ui~n:aWJ  
} ; ez:o9)N4  
IV#My9}e  
]}L1W`n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #V,~d&_k  
xjk|O;ak  
下面我们来剥离functor中的operator() S^`9[$KH0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ty|c@X  
F*( A; N_y  
return l(t) op r(t) pC. 4AkEO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Py0 i%pZ  
return op l(t) <WKz,jh  
return op l(t1, t2) j.v _  
return l(t) op Y'%I at(z  
return l(t1, t2) op iZUz6  
return l(t)[r(t)] \bl,_{z?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @' :um  
^^Q32XC,  
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: e6xjlaKb  
单目: return f(l(t), r(t)); ~zC fan/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gz5@1CF  
双目: return f(l(t)); RIqxM  
return f(l(t1, t2)); v6Wf7)d/1  
下面就是f的实现,以operator/为例 VRP.tD  
[gr[0aGBc  
struct meta_divide iKH T  
  { Uk ;.Hrt.  
template < typename T1, typename T2 > oc%le2   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XlJux_LD:  
  {  %!h+  
  return t1 / t2; aYCzb7  
} 4xn^`xf9  
} ; a} 7KpKCD  
#UeU:RJ1  
这个工作可以让宏来做: A8/4:>Is  
yf^gU*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eV+wnE?SB5  
template < typename T1, typename T2 > \ Tka="eyIj3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mBkQ 8e  
以后可以直接用 |Qm%G\oB?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zV Li  
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 Y6;9j=[  
(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。。。) G'C^C[_W  
SLA~F?t  
N!&VBx^z  
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 :@A;!'zpL  
OWfj<#}t+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `;2`H, G'  
class unary_op : public Rettype Xn'>k[}<k  
  { 19`0)pzZ*P  
    Left l; JN-8\ L  
public : ' *C)S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \eN/fTPm  
0DT2qM[,  
template < typename T > Px&Mi:4tG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const boB{Y7gO4  
      { mU>* NP(L  
      return FuncType::execute(l(t)); kakWXGeR  
    } $gK>R5^G>  
BQf+1 Ly&  
    template < typename T1, typename T2 > w~?eX/;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r_RTtS#  
      { h!%`odl%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T )]|o+G  
    } v!C+W$,T  
} ; Gw,kC{:C  
tV4aUve  
6RodnQ  
同样还可以申明一个binary_op HhH'\-[t  
D+PUi!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  Jl,x~d  
class binary_op : public Rettype XKIJ6M~5k  
  { DdBr Jx  
    Left l; YZ P  
Right r; q2i~<;Z)9  
public : ..mz!:Zs0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _J;a[Ky+[  
Hf|:A(vCx  
template < typename T > w2AWdO6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R;2 -/MT-  
      { 7Wn]l!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Ve3:OZ.nO  
    } UeQ% (f  
J/2pS  
    template < typename T1, typename T2 > "!?Ya{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d_B5@9e#  
      { " N4]e/.V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); niBpbsO  
    } L]")TQ  
} ; :\RB ^3;  
_ RT}Ee}Y  
[}3Y1t{G  
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 ^Tmmx_Xw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?! Gt. fb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OPjh"Hv  
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。 3W0:0I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FM];+d0  
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。。。 tgnXBWA`!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n_glYSV!  
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) &t4(86Bmq  
下面是修改过的unary_op Vd~k4  
8=uljn/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0[Aa2H*  
class unary_op h 42?^mV4?  
  { ;Yj&7k1  
Left l; FFGTIT# {"  
  (^\i(cfu6Q  
public : '5\1uB PKW  
aR $P}]H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +M:Q!'  
;_*F [ }w  
template < typename T > K)OlCpHc  
  struct result_1 %Kp}Wo6  
  { (FHh,y~v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )cXc"aj@s  
} ; !^\/ 1^  
krU2S-  
template < typename T1, typename T2 > |{Q,,<C  
  struct result_2 Gx)D~7lz  
  { P]GGnT(!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]f?LQCTq<b  
} ; 0g\&3EvD  
.EQFHStr  
template < typename T1, typename T2 > ln7.>.F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fjb[Ev  
  { d-aF-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hRu%> =7  
} Q<qIlNE  
@hPbD?)M  
template < typename T > Ja1*a,],L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mHy]$Z  
  { 2BY:qz%:  
  return OpClass::execute(lt(t)); !$HWUxM;p  
} jL<.?HE  
X(9Ff=0.~  
} ; KNhH4K2iP8  
DGnswN%n1  
lLv0lf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {[+gM?  
好啦,现在才真正完美了。 cAS5&T<  
现在在picker里面就可以这么添加了: HS7!O  
EC0auB7G  
template < typename Right > r{_'2Z_i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <[bDNe["?  
  { I\_R& v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;z#9>99rH  
} {JJ`|*H$_  
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。 *(rE<  
l{4\Wn Va  
*?K=;$  
4=Zlsp  
_1~Sj*  
十. bind ` {p5SYj  
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。 &knnWm"  
先来分析一下一段例子 |j<'[gB\p  
Hw Is7  
I~I%z'"RQd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F 7=-k/k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -uZ^UG!K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~+F: QrXcI  
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。 gqhW.e}]  
我们来写个简单的。 +Muyp]_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;&!l2UB%  
对于函数对象类的版本: =@'"\ "Nh  
G+}LLm.wX  
template < typename Func > }|d:(*  
struct functor_trait HFazqQ[  
  { tkmW\  
typedef typename Func::result_type result_type; )Jc>l;G(M  
} ; C+Z"0\{o  
对于无参数函数的版本: Smp+}-3O  
a5iMCmL+  
template < typename Ret > SV~xNzo~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y-U(`{[nM  
  { #3S/TBy,  
typedef Ret result_type; yRtFUlm`  
} ; ~gf $ L9  
对于单参数函数的版本: {:Q2Itsy  
tv0xfAV  
template < typename Ret, typename V1 > :1iw_GhJf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O]>Or3oO  
  { km^AX:r1  
typedef Ret result_type; z(ajR*\#  
} ; B@4#y9`5  
对于双参数函数的版本: I'gnw~  
"~ /3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xfzR>NU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C9z{8 ;  
  { VlEkT9^:  
typedef Ret result_type; & 2b f  
} ; ms$o,[  
等等。。。 %wO~\:F8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X}ZOjX!  
1li`+~L F  
template < typename Func > W)l&4#__(  
struct func_return >iCMjT]4  
  { _I9TG.AA.  
template < typename T > GHkSU;})  
  struct result_1 p#&6Ed*V  
  { 'D4NPG`z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^~0 r+w61  
} ; .cb mCFXL  
`'93J wYb  
template < typename T1, typename T2 > /\9Kr;@vk  
  struct result_2 Z_;' r|c  
  { IH0Uq_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0C7"*H0 R  
} ; bhI8b/  
} ; S$#Awen"@  
n5b N/  
H\S,^)drJ?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 29GiNy+ob  
m4iR '~L}  
template < typename Func, typename aPicker > ]mc,FlhU@  
class binder_1 4 qnQF]4  
  { ]u:NE'0Xy  
Func fn; VKlD"UTk  
aPicker pk; IJ0RHDod:  
public : u,C-U!A  
b&ADj8cKC  
template < typename T > vH=I#Ajar  
  struct result_1 G$Dg*<  
  { 5 xiYCOy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y`N1I  
} ; Z` Aiw."|  
:+6m<?R)T  
template < typename T1, typename T2 > 1^,rS  
  struct result_2 ZpdM[\Q-  
  { =}L[/RL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~2qFA2  
} ; <I>q1m?KN  
C$5v:Fk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;HC"hEc!  
83dOSS2  
template < typename T > /v8qT'$^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; R67a V,  
  { j04Q3d \f  
  return fn(pk(t)); e#AB0-f  
} qj|GAGrQ2  
template < typename T1, typename T2 > q\~7z1   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LP87X-qkjW  
  { 9=/8d`r  
  return fn(pk(t1, t2)); B!<I[fvK  
} >8,BC  
} ; T4UY%E!0  
Y}Ov`ZM!r  
6(z.(eT  
一目了然不是么? ]*@7o^4i  
最后实现bind Kq1sGk  
|9g*rO  
U3Q'ZT  
template < typename Func, typename aPicker > 4, :D4WYWD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7fVVU+y  
  { Uq&|iB#mF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n;MoMGnPh,  
} /eE P^)h  
QCjmg5bf'7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CN >q`[!  
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。 `*slQ }i  
t;*'p  
十一. phoenix VTF),e!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $q+7 ,,"  
snK/,lm.  
for_each(v.begin(), v.end(), :!|xg! |y  
( ( R0   
do_ LWW0lG!_F  
[ Wbc % G8  
  cout << _1 <<   " , " mX#T<_=d  
] zR/ATm]9  
.while_( -- _1), <sPB|5Ak  
cout << var( " \n " ) AXJC&O}`  
) \UiuJ+  
); H: U_k68  
"XH]B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: TEYbB=.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gC'GZi^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -wO`o<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: # ><.zZ  
Ao,lEjNI  
{!,+C0  
template < typename Cond, typename Actor > ='mqfGRi>  
class do_while k'{lo _  
  { h.c)+wz/%C  
Cond cd; _x:K%1_[  
Actor act; ?=\h/C  
public : Xc@4(Nyp  
template < typename T > jHFdDw|N`  
  struct result_1 "z qt'b0bW  
  { R; IB o  
  typedef int result_type; gDA hl  
} ; yXkgGY5  
X`22Hf4ct  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k<St:X%.O  
5$y<nMP  
template < typename T > 'al-C;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >-:U   
  { HO wJ 2L  
  do YX~H!6l  
    { *d%m.:)N  
  act(t); ]2( %^#qBG  
  } l\S..B +  
  while (cd(t)); c~>M7e(  
  return   0 ; ^x4gUT-Wy  
} SmRU!C$A  
} ; ;A|6&~E0G  
+x WT)h/  
(;s \Ip0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r[hfN2,#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 d 29]R.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }e82e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K r9 @  
下面就是产生这个functor的类: ;z&p(e  
y(q1~73s  
]CTu |  
template < typename Actor > #-@dc  
class do_while_actor [@/G?sAQm\  
  { 04,]upC${W  
Actor act; R=E )j^<F  
public : 9'T(Fc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )2R:P`U  
Kyv$yf 9  
template < typename Cond > $H5Xa[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HC$_p,9OV  
} ; }+u<^7$g|  
j| 257D  
{6~W2zX&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {gJOc,U4b  
最后,是那个do_ ny#7iz/  
;Yi ;2ttW  
8(ZQD+U(9F  
class do_while_invoker tv?~LJYN  
  { ??k^Rw+0R  
public : oW-luC+  
template < typename Actor > "--rz;+K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ar>-xCT D  
  { (0Y6tcV]R  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~DCw [y  
} hmks\eb~  
} do_; \l#=p+x5  
}B"kJNxV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O-G4^V8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \b' <q  
最后来说说怎么处理break和continue bZ0r/f,n$  
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。 c.NAUe_3  
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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