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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |OIU)53A-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h]&o)%{4  
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, ~R~eQ=8  
]3uj~la  
C)ic;!$Qhb  
V6_~"pRR=  
  class filler L&&AK`Ur3l  
  { <GSp%r  
public : :VE0eJ]J6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oo|Nu+  
} ; K+`deH_d  
} wx(P3BHD  
Mg&<W#$K  
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: DS;.)P"  
cyB2=,  
BzTzIo5  
@>`qfy?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fYlqaO4[  
dg&GMo  
S2EV[K8#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o0TB>DX$`  
0@RVM|  
=b>e4I@  
Fi# 9L  
二. 战前分析 MJU*Sq  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 68~5Dx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 U "v=XK)!  
M|7][! <G!  
~|{_Go{ Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |{La@X  
  /* --------------------------------------------- */ `t+;[G>ZE  
vector < int *> vp( 10 ); # ELYPp]6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %- Ga  ^[  
/* --------------------------------------------- */ _O&P!hI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hHgH'  
/* --------------------------------------------- */ rVwW%&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @/xdWN!,  
  /* --------------------------------------------- */ ,mM7g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <DhuY/o  
/* --------------------------------------------- */ 2\CZ"a#[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]PB95%  
S$/SFB$)~W  
60l!3o"p!  
MHS|gR.c  
看了之后,我们可以思考一些问题: dRUmC H  
1._1, _2是什么? H ahA} Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ={50>WXE  
2._1 = 1是在做什么? P>Ru  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;8w CQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N!<X% Ym  
6\? 2=dNX  
f;!L\$yKy  
三. 动工 HBA|NV3.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sn+ kFvk}S  
o;>qsn8  
+ZkJ{r0,(  
IiV]lxiE]  
template < typename T > QT4vjz+|  
class assignment 6t gq.XL^n  
  { a!.Y@o5Ku  
T value; k=X)ax t1  
public : z6fY_LL  
assignment( const T & v) : value(v) {} yF-`f _  
template < typename T2 > 3dgPP@7d$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  KON^  
} ; Rb0{W]opt+  
1";s #Jq  
<ka zV<"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xPJ @!ks9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 10_>EY`  
OX[r\  
Ct$\!|aR  
D8`SI2 1P  
  class holder 2#Qw  
  { W+Ou%uv}S  
public : :\^jIKvZ  
template < typename T > W>u{JgY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 31N5dIi,  
  { /xd|mo)D  
  return assignment < T > (t); TXqtE("BDl  
} !E^\)=E)P  
} ; XE#$|Z  
H-eHX3c7  
NleMZ  
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: 9 $^b^It  
$&sV.fGu  
  static holder _1; M2nUY`%#v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w`atk=K  
J 2k4k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sIRfC< /P  
而不用手动写一个函数对象。 )GOio+{H  
)ib$*dmUP  
Su<>UsdUC  
VdGpreRPC  
四. 问题分析 8&CQx*  
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。 !:v7SRUXb  
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。 $Qxy@vU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eKRE1DK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ED>P>Gg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ADA}_|O  
W9S6 SO^\  
五. 问题1:一致性 .u]d5z BR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8_M"lU0[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q~`{^fo1  
'ZAIe7i&  
struct holder KLjvPT\  
  { |{MXDx  
  // *]c~[&x5&  
  template < typename T > NMzq10M=6  
T &   operator ()( const T & r) const ssl.Y!  
  { :.(A,  
  return (T & )r; Z7k ku:9  
} '_ys4hz}  
} ; %8>0;ktU  
B/Ltb^a  
这样的话assignment也必须相应改动: s0DT1s&  
'f8'|o)  
template < typename Left, typename Right > orAr3`AR3  
class assignment c7nbHJi  
  { HE0m#  
Left l; I/u>Gt  
Right r; B?4Iu)bCxI  
public : R`,|08E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q'YakEv >=  
template < typename T2 > hfg ^z5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BE!l{  
} ; Ql"~ z^L  
CtZOIx.;|  
同时,holder的operator=也需要改动: \5j#ad  
T=CJUla  
template < typename T > %eGI]!vf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *77Y$X##k  
  { >?.jN|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AuY*x;~  
} \uZ1Sl  
f<y3/jl4  
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。 a3,A_M}M'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z`,dEGfh^  
un}!&*+  
return l(rhs) = r; D'#,%4P,e\  
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。 6NQ`IC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G[n;%c~`+  
)_}xK={  
template < typename Tp > 9<o*aFgCa  
class constant_t Yy,XKIqU  
  { 2 ]n4)vv,  
  const Tp t; +`!>lo{X  
public : t ;fJ`.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %AA -G  
template < typename T > 5Ha(i [d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c=aZ[  
  { E&)o.l<h|  
  return t; uH#X:Vne  
} <v?2p{U%  
} ; _|#P~Ft  
x@D> JG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "BIhd*K[~  
下面就可以修改holder的operator=了 g+Y &rz  
a6?t?: ~|  
template < typename T > n*caP9B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @9l$j Z~x  
  { 2nCHL '8N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X]dN1/_  
} ""IPaNHQ  
qHPinxewx  
同时也要修改assignment的operator() (3=bKcD'  
S'`RP2P  
template < typename T2 > ,rOh*ebF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :d~mlyFI6P  
现在代码看起来就很一致了。 uc LDl  
\\{78WDA  
六. 问题2:链式操作 \\C!{}+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U*XdFH}vV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ($ gmN 4  
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。 AdbTI#eY  
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。 ]hRs -x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L @J$kqWY  
s~k62  
template < typename T > UG]x CkDS  
struct result_1 uWi pjxS  
  { #c9MVQ_   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b#n  
} ; E!`/XB/nA  
-V P_Aw$  
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: %VE FruM  
<3Rq!w/  
template < typename T > Z7 ++c<|p  
struct   ref mq4VwT  
  { h7S; 4]  
typedef T & reference; W #kLM\2L  
} ; 8E>2 6@.  
template < typename T > s !I I}'Je  
struct   ref < T &> ]qx!51S  
  { ^;$9>yi1  
typedef T & reference; "#pN  
} ; iZ0(a   
:Ye~I;" 8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hi U/fi`  
%D7'7E8.  
template < typename T > cW ?6Iao  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4-9cp=\PE  
  { "&\(:#L  
  return l(t) = r(t); d <zD@ z  
} kmt+E'^]  
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。 @P[%6 d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F5{GMn;j  
Ds@K%f(.?w  
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 B5_QH8kt7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !Nbi&^k B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,t|_Nc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MfA%Xep  
最后的布局是: V'9OGn2v  
                Add j`_Z`eG  
              /   \ e.(RhajB  
            Divide   5 iztgk/(+G  
            /   \ !Wy&+H*0  
          _1     3 >n1UK5QD  
似乎一切都解决了?不。 "o@R}_4]q  
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。 -*2b/=$u  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3Qp6$m  
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: aw7pr464  
{@s6ly].  
template < typename Right > 5oOs.(m|*C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [7[$P.MS{  
Right & rt) const ]ed7Q3lq  
  { \\ZhM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UM'JK#P"  
} . :(gg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \P*%u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1Sv$!xX`n  
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。 2(GLc*B>  
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。 =wa5\p/  
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。 -CPLgT  
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? FH;)5GGnv  
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: f Qw|SW  
f%REN3=5K  
template < class Action > GB}X  
class picker : public Action ke'OT>8  
  { }-&#vP~I  
public : wD@ wOC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} avqJ[R  
  // all the operator overloaded }~#qDrK  
} ; t'C9;  
!DKl:8mx4  
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。 Y1BxRd?D  
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: fi6_yFl  
z7a @'+'  
template < typename Right > XLm@, A[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u7-0?  
  { 5jTA6s9zA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3>z+3!I z  
} Kn\$\?u  
, - _ReL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]`}EOS-Q  
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。 sB01 QVx47  
^ .Q/iXgh  
template < typename T >   struct picker_maker XsMETl"Av4  
  { =I+5sCF{g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RP wP4Z  
} ; > !HC ?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <"S/M]9  
  { JZ-M<rcC  
typedef picker < T > result; dw7h@9\ y  
} ; {7=k/Y*U  
6<UI%X  
下面总的结构就有了: [wJl]i  
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。 $U%N$_k?  
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。 .r@'9W^8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tNW0 C]  
至此链式操作完美实现。 GU)NZ[e  
Q\$cBSJC1  
"C+Fl /v  
七. 问题3 PmDar<m  
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。 |>nVp:t^  
,q Bu5t  
template < typename T1, typename T2 > uL@'Hv A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T9gQq 7(l  
  { s06R~P4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N37#V s  
} ~|e H8@o  
7JP.c@s  
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: f=40_5a6  
glWa?#1  
template < typename T1, typename T2 > /A`Ly p#  
struct result_2 jt",\%j  
  { N)$yBzN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N_E :?Jo  
} ; {7FD-Q[tS  
=/HTe&  
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? C#.d sl  
这个差事就留给了holder自己。 B4# gT  
    4buzx&  
QBT_H"[  
template < int Order > ,An*w_  
class holder; D5 ^WiQ<  
template <> %C*h/AW)'  
class holder < 1 > $qhVow5~  
  { p"J\+R  
public : #'kVW{  
template < typename T > I*8_5?)g<  
  struct result_1 a~[]Ye@H  
  { ?I#zcD)w  
  typedef T & result; `LVX|l62  
} ; [Uu!:SZ  
template < typename T1, typename T2 > *:V"C\`^n  
  struct result_2 {\-IAuM  
  { n!\&X9%[8  
  typedef T1 & result; i52:<< 8a  
} ; tPho4,x$  
template < typename T > 9Dy/-%Ut9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `]g}M,  
  { affig  
  return (T & )r; NU|T`gP  
} YQ<O .E  
template < typename T1, typename T2 > =nN&8vRH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WqRg/  
  { v\ Xk6k  
  return (T1 & )r1; <lVW; l7  
} i6h , Aw3  
} ; ||k^pzj%  
]#x? [ F  
template <> _zj}i1!E"  
class holder < 2 > LP:C9 Ol\  
  { BM]sW:-v  
public : FA;uu\  
template < typename T > F>A&L8  
  struct result_1 kculHIa\.  
  { KA$l.6&d  
  typedef T & result; NFcMh+qnK  
} ; #N"K4@]{  
template < typename T1, typename T2 > c>RS~/Y  
  struct result_2 ~*h` ?A0  
  { h+h`0(z  
  typedef T2 & result; iw^(3FcP@C  
} ; bPtbU :G  
template < typename T > QA&BNG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8z, |N#  
  { ?yt"  
  return (T & )r; mam2]St"  
} )fz<n$3|$#  
template < typename T1, typename T2 > CzZm C]5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 38T2IN  
  { c B9`U4<  
  return (T2 & )r2; }$|uIS  
} B? r[|  
} ; 9 &~Rj 9  
zy9# *gGq  
L7tC?F]}SK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3M{/9rR[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: } .cP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v1Lu.JQC$  
(s`yMUC+  
return l(i, j) = r(i, j); \f_YJit  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6uf+,F  
e&(Di,%:  
  return ( int & )i; Ue <Y ~A  
  return ( int & )j; @OlV6M;qJ  
最后执行i = j; w%[ `'_[  
可见,参数被正确的选择了。 +;Jb)8  
3g]Sp/  
fhAK^@h  
\{G1d"n  
@iwg`j6ol  
八. 中期总结 czf|c  
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: r9@Q="J_)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GJY7vS^#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zl j%v/9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^L(}cO  
;$\d^i{N  
/CAi%UH,F  
S&@uY#_(*T  
Zv*Z^; X9  
MKYXYR  
九. 简化 DM%4 V|F"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PZRm.vC)k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iQ9jt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )0P>o]fWI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .h2K$(/  
  +-*/&|^等 WX} "Pj/6  
2. 返回引用。 47xJ(yO  
  =,各种复合赋值等 ~)#JwY  
3. 返回固定类型。 1B;sSp.>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2rq)U+   
4. 原样返回。 *1}'ZEaJ  
  operator, Z4/rqU  
5. 返回解引用的类型。 40}8EP k)  
  operator*(单目) yD+)!q"  
6. 返回地址。 eXI^9uH  
  operator&(单目) 2c.~cNx`q[  
7. 下表访问返回类型。 /u }AgIb  
  operator[] E3\O?+ h#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A`4j=OF\  
  operator<<和operator>> :mU,g|~55  
42?X)n>  
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。 2 fX-J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +1 H.5|  
`<h}Ygo>k/  
template < typename Left > \5$N> 2kO  
struct value_return dIG(7 ~  
  { \w!G  
template < typename T > {4g1Wr5=  
  struct result_1 n_%JXm#\  
  { w<<G}4~u|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +%G*)8N3  
} ; %QUV351H  
ee]PFW28  
template < typename T1, typename T2 > ) w.cCDL c  
  struct result_2 N?H;fK4v  
  { /I3#WUc;![  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MC!K7ji  
} ; ;SF0}51  
} ; iq '3.-xYr  
cjf}yn  
:Xv3< rS<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mfO:#]K  
SnRTC<DDh  
下面我们来剥离functor中的operator() i8w(G<Y=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _^'fp  
c xdhG"  
return l(t) op r(t) MEbx{XC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W xyQA:3s  
return op l(t)  yf!  
return op l(t1, t2) AA9OElCa  
return l(t) op : 2?J#/o  
return l(t1, t2) op inavi5.  
return l(t)[r(t)] 9)Y]05us  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }> k9]Y  
3_2(L"S2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: W$@q ~/E  
单目: return f(l(t), r(t)); e@s+]a8D-k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :cop0;X:Wm  
双目: return f(l(t)); pJ x88LfR  
return f(l(t1, t2)); |n3PznV  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,b=&iDc  
S=^yJ6 xJ  
struct meta_divide p%CAicn  
  { G8@({EY  
template < typename T1, typename T2 > %O;"Z`I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iLn)Z0<\o  
  { b7{)B?n  
  return t1 / t2; ="RDcf/  
} OC9_EP\"  
} ; L@w|2  
AZxx%6  
这个工作可以让宏来做: A"k6n\!n;  
_/ZIDIn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nbMnqkNb  
template < typename T1, typename T2 > \ VcT(n7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {j[[E/8N!y  
以后可以直接用 g.X?wyg5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $BG4M?Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y@'8vOh`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &F[/@  
3x9O<H}  
V< 0gD?Kx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [a\:K2*'  
Lw?4xerLsb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =L9sb!  
class unary_op : public Rettype Er Ji  
  { ' eO 4h^  
    Left l; &}VGC=F;d  
public : ~Rk%M$E9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;14[)t$  
tt,MO)8 VD  
template < typename T > ^<$d Tr'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |uQJMf[L)  
      { qr$=oCqa  
      return FuncType::execute(l(t)); Yva^JB  
    } kg7oH.0E  
\&]'GsfF  
    template < typename T1, typename T2 > KP[ax2!x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R~CQ=KQ.  
      { {*As-Y:'F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I 6a{'c(P  
    } {QTfD~z^K  
} ; CTbdY,=B  
zF.rsNY  
\szx.IZT  
同样还可以申明一个binary_op oA}&o_Q%  
M ZZ4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z&@X4X"q  
class binary_op : public Rettype =- ~82%  
  { MFaK=1  
    Left l; ]<A|GY0q1  
Right r; BQmg$N,F  
public : zht^gOs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U2=5Nt5  
wt[MzpRP  
template < typename T > %F9% t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zFqH)/  
      { |! i3Y=X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RO=[Rr!   
    } AQU4~g mI  
li8l+5d q  
    template < typename T1, typename T2 > kWc%u-_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .B{3=z^  
      { sAfSI<L_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <w(UDZ  
    } ;#P@(ZVT  
} ; "X g@X5BG  
J2Ocf&y;  
RD_&m?d  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6*gMG3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5Y#yz>B@ ]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n>)CCf@H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6BRQX\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1bF aQ50t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]T}G-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9 }iEEI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mm'n#%\G  
下面是修改过的unary_op bv5,Yk  
;hJTJMA6/6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )}hp[*C  
class unary_op 1Z6<W~,1OM  
  { "'p:M,:  
Left l; nV,qC .z  
  =Bi>$Ly  
public : ]8*g%  
_W/s=pCh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a[]=*(AZI  
<s2IC_f<+  
template < typename T > Bjq1za  
  struct result_1 O9oYuC:q  
  { t@QaxZIlt;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6E{HNPMb>  
} ; (Ybc~M)z  
iKN~fGRc  
template < typename T1, typename T2 > Mi,yg=V  
  struct result_2 D5Wo e&g,  
  { $FZ~]Ef  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;U<;R  
} ; Q}d6+C  
$Lv,e\]  
template < typename T1, typename T2 > 7f#e#_sM;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >K1)XP  
  { RmY5/IYR|:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b %L8mX  
} TDs=VTd@Z  
B/:q  
template < typename T > d^mw&F)S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /@X!  
  {  U2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5'd$TC  
} t,M _  
*BH*   
} ; X#'DS&{  
L/_h5Q:'W  
F$ShhZgi  
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 V$VqYy9 *  
好啦,现在才真正完美了。 qc2j}D0  
现在在picker里面就可以这么添加了: q,F\8M\$  
ri1D*CS  
template < typename Right > zR6,?Tzg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U BzX%:A  
  { Z,)4(#b =  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !?Gt5$f  
} ^=.R#zrc  
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。 /17Qhex  
u n\!K  
+%7v#CY &  
Q [kbEhv;  
NQz*P.q  
十. bind X0Y1I}gD  
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。 ,Md8A`7x~  
先来分析一下一段例子 $wg5q\Rv  
N4I`6uDgD  
d00#;R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uf]S PG#/D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r@ujE,D=k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X0Zqx1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3_|<CE6  
我们来写个简单的。 W@`2+}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {^=T&aCYdS  
对于函数对象类的版本: "s]r"(MX  
aUa.!,_dh  
template < typename Func > XLb lVi@  
struct functor_trait g>-pC a  
  { 3O7]~5 j1  
typedef typename Func::result_type result_type; qq.M]?Z  
} ; S[J eW  
对于无参数函数的版本: 3u#bx1  
h/5|3  
template < typename Ret > Z<L}ur  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7/+I"~  
  { 4&X D  
typedef Ret result_type; cWjb149@)  
} ; p.6C.2q~s]  
对于单参数函数的版本: -} Zck1  
n75)%-  
template < typename Ret, typename V1 > k>E^FB=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fb-Lp#!T39  
  { q;Tdqv!Ju  
typedef Ret result_type; WD# 96V  
} ; |eykb?j`  
对于双参数函数的版本: uzg(C#sp  
WJWi'|C4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k-IL%+U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p[R4!if2  
  { Q,R>dkS  
typedef Ret result_type; E@ J/_l;  
} ; M2H +1ic  
等等。。。 uonCD8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 60,z!Vv  
T<yAfnTb`  
template < typename Func > X-LCIT|1  
struct func_return /By:S/[1pL  
  { |y9(qcKn$  
template < typename T > zU7co.G  
  struct result_1 EyR~VKbJ'  
  { W[c[ulY&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %O6r  
} ; !yqe z  
]QKo>7%[  
template < typename T1, typename T2 > p3r("\Za,  
  struct result_2 GsIVx!  
  { 6_|iXs(&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z^lcc7  
} ; m%zo? e  
} ; 3LGX ^J<f  
 _U.|$pU  
G0#<SJ,)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `-t8ag 3  
!LI6_Oq  
template < typename Func, typename aPicker > JfD-CoQS'  
class binder_1 {uUV(FzF6  
  { r1<dZtb  
Func fn; i>z_6Gax*[  
aPicker pk; m)AF9#aT2  
public : !/nXEjW?  
OfG/7pw5%B  
template < typename T > SR%k|YT  
  struct result_1  :o~]FVf  
  { aVB/Co M9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $UNC0 (4  
} ; m tU{d^B  
{zX]4 1T  
template < typename T1, typename T2 > |RjAp.pm  
  struct result_2 nQGl]2  
  { Ft E5H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c wNJ{S+  
} ; '9{`Czc(Gb  
R2Es~T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -pmb-#`M  
i<0_sxfUD  
template < typename T > j,n\`7dD$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (1EtC{ m  
  { 6VUs:iO1j5  
  return fn(pk(t)); KH$|wv  
} IG+g7kDCY  
template < typename T1, typename T2 > JBhM*-t(M1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k5M5bH',  
  { IOA2/ WQu  
  return fn(pk(t1, t2)); xU/7}='T  
} |kY}G3/  
} ; M*!WXQlud  
xX f,j#`"  
Ii9[[I  
一目了然不是么? F f{,zfN+3  
最后实现bind BLN|QaZ  
3 daI_Nx>  
D@2L<!\  
template < typename Func, typename aPicker > arIEd VfNa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Um}f7^fp^l  
  { eFh7#~m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3Ccy %;  
} InI>So%e|<  
3v@h&7<E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }u9#S  
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。 ?g\emhG  
(C;Q<  
十一. phoenix Rh}}8 sv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HYg! <y  
h1t~hrq  
for_each(v.begin(), v.end(), C.BlB  
( 2HUw^ *3  
do_ }?\^^v h7  
[ 7fI2b,~  
  cout << _1 <<   " , " 7nm'v'\u+V  
] ,,SV@y;  
.while_( -- _1), i;rcg d  
cout << var( " \n " ) H;R~d%!b  
) 6hMKAk  
); #c!rx%8I  
+Xp1=2Mq  
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: ^@3,/dH1 t  
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 5(gWK{R)*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 br^ A<@,d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &~Pk*A_:  
*`} !{ Mb  
k".kbwcaF  
template < typename Cond, typename Actor > uNkJe  
class do_while MuJP.]5>`  
  { %s497'  
Cond cd; a:8 MoH4  
Actor act; M^*\ $K%  
public : []v$QR&u#v  
template < typename T > 2eHVl.C5  
  struct result_1 qu1+.z=|  
  { =z;]FauR!  
  typedef int result_type; RL:B.Lv/W  
} ; O6/:J#X%  
$ay!'MK0d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oYdE s&qq  
&?1O D5  
template < typename T > ^2H;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6DU~6c=)  
  { tKS[  
  do _RzF h  
    { (H5#r2h%Y  
  act(t); | p!($  
  } ufCpX>lNF  
  while (cd(t)); e!PB3I  
  return   0 ; %ufh  
} "={*0P  
} ; F^$;hMh%  
S)g:+P  
Fgi`g{N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }K8e(i6z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 LPBa!fq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _P=+\ [|y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tAE(`ow/Ur  
下面就是产生这个functor的类: 5JhvYsf3_  
HdgNy\  
x!fG%o~h  
template < typename Actor > "w$,`M?2  
class do_while_actor ?m5E Xe  
  { `!t-$i  
Actor act; ~|9VVeE  
public : #CPLvg#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7UY4* j|[C  
'da 'WZG  
template < typename Cond > O!%T<2i3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rf-yUH]&S  
} ; }NoP(&ebz*  
hf]m'5pb  
gyD;kn\CP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i(pHJP:a:  
最后,是那个do_ 2,dWD<h  
T\n6^@.>  
D HT^.UM28  
class do_while_invoker /2zan}  
  { yq49fEgc@U  
public : 6F!B*lr  
template < typename Actor > (M"rpG>L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~5`oNa  
  { 2mn AL#  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^P^%Q)QXl  
} e*qGrg(E  
} do_; M,S'4Sz uk  
$%q=tn'EX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  *<W8j[?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S\h5 D2G;  
最后来说说怎么处理break和continue v+"4YIN  
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。 w6Nn x5Ay  
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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