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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y0sR6TY)f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `[f*Zv w  
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, ]A~WIF  
[<n2Uz7MP  
(}Z@R#njH  
/rWd=~[MO  
  class filler 3{'Ne}5%I  
  { 5rw 7;'  
public : [tlI!~Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '(U-(wTC'/  
} ; Q# ~Q=T'<  
_K]_ @Ivh  
|2O]R s  
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: 24 [+pu  
u+Y\6~=+  
%|auAq&w  
tr<Nm6!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hx"ob_^'7  
nV"~-On  
e>6y%v;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ((H^2KJn  
t<#TJ>Le  
th  
L-ET<'u  
二. 战前分析 kVkU)hqR  
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。 aOlT;h  
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 n&$j0k  
6HT ;#Znn  
o} J&E{Tk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )(bW#-  
  /* --------------------------------------------- */ ")SFi^]  
vector < int *> vp( 10 ); mk;&yh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ) pzy  
/* --------------------------------------------- */ <^&ehy:7y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }tRm]w  
/* --------------------------------------------- */ Bo)3!wO8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J[l7di5  
  /* --------------------------------------------- */ qX/y5F`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (/=f6^}  
/* --------------------------------------------- */ MLXNZd   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GZEc l'h*  
fT;s-v[`k  
5 h-@|t  
s3z$e+A8  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?M8dP%&r  
1._1, _2是什么? |?!~{-o  
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。 "Lzi+1  
2._1 = 1是在做什么? ^H~h\,;zQ  
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。 fY{1F   
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。 9Vg?{v!yn  
;y,5k?  
3k\#CiB{  
三. 动工 `ZU($!(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /Gd=n  
"H7dft/  
Pr3qo4t.L  
{+ ][5<q  
template < typename T > IbT=8l,Li  
class assignment s]HOGJJz  
  { P@Hs`=  
T value; w^Sz#_2  
public : CNih6R  
assignment( const T & v) : value(v) {} U_Vs.M.p  
template < typename T2 > |t^E~HLm,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } . k#U]M  
} ; >=qf/K +#  
}u\])I3  
$:8x(&+/@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m}C>ti`VD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ap.K=-H  
bLB:MW\%  
Jb0`42  
tRs [ YK  
  class holder p)jk>j B  
  { _t iujP  
public : :y+2*lV  
template < typename T > rNrxaRQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RmI]1S_=  
  { <lgYcdJ   
  return assignment < T > (t); u8'Zl8 g  
} #H)vK"hF  
} ; tClg*A;|B  
QiQ_bB!\  
B\=L3eL<D  
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: UxbjA- U[  
Ok|*!!T  
  static holder _1; 8hu<E4]L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sQ=]NF)\  
hB "fhX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tWJZoD6}h  
而不用手动写一个函数对象。 P60~ V"/P  
2V"B:X\  
A}BVep@D  
+O"!qAiK  
四. 问题分析 4-? C>  
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。 .~)q};Z  
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。 Cl5uS%g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zvvhFN2s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $ZUdT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "~#3&3HVS  
N,`$M.|?  
五. 问题1:一致性 mi=Q{>rb  
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?| iNWw;_|1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :WjpzgPuN  
ed]=\Key  
struct holder i@C].X  
  { Pnk5mK$  
  // yg `j-9[8  
  template < typename T > {}>0e:51  
T &   operator ()( const T & r) const z#zI1Am(O  
  { NvD7Krqwa  
  return (T & )r; Qk0R a_  
} D|lzGt  
} ; Y#]+Tm (+  
5 f@)z"j  
这样的话assignment也必须相应改动: ?L5zC+c!  
pf2[ , v/  
template < typename Left, typename Right > ]jtK I4  
class assignment J}*,HT*  
  { &VhroHO  
Left l; z#8~iF1  
Right r; 'OE&/ C [  
public : p?{Xu4(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ED2a}Tt>Z  
template < typename T2 > O)C\v F#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zE336  
} ; hP=WFD&  
H~oail{EQ  
同时,holder的operator=也需要改动: xj<Rp|7&  
v V'EZ ?  
template < typename T > ob+b<HFv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aB*Bz]5;E  
  { ^Xuvy{TkPH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^7>3a/  
} N/[p <  
 Qn^'  
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。 :<ka3<0%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <vnHz?71c  
b1?#81  
return l(rhs) = r; Kc!} `Pm  
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。 }wWKFX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QgrpBG  
\n"{qfn`r  
template < typename Tp > QsGiclU  
class constant_t 3RiWZN  
  { ~9?cn  
  const Tp t; Av @b!iw+  
public : a:+{f&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &qLf@1AD  
template < typename T > 3T31kQv{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  N O2XA\  
  { w4_ U0 n3  
  return t; x[4`fM.m*  
} AG3>V+k{Lv  
} ; !ds"9w  
5(Cl1Yse=r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JHW "-b  
下面就可以修改holder的operator=了 D_?K"E=fw  
JBD7h5|Lc  
template < typename T > ,f kcp]}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &w4?)#  
  { V@\gS"Tu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'QG xd!4  
} SIe="YG]<  
Y}@&h!  
同时也要修改assignment的operator() g(nPQOs$u  
9Q -HeXvR  
template < typename T2 > G=)i{oC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +QB"8-  
现在代码看起来就很一致了。 IWBX'|}K  
> pgX^  
六. 问题2:链式操作 Q.bXM?V)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A_n7w  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pEw"8U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !y#"l$"xK  
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。 < 3(LWxw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uvgdY  
h}-3\8 >  
template < typename T > '#! gh?  
struct result_1 {Z{75}  
  { -_ I _W&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 909?_ v  
} ; d; [C6d  
?8HHA: GP  
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: "-y-iJ  
wWgWWXGT}  
template < typename T > M\C"5%2Mu  
struct   ref J2d.f}-  
  { |yvQ[U~PQ  
typedef T & reference; #XK2Ien)Z  
} ; M-\Y"]sW  
template < typename T > ]5BX :%  
struct   ref < T &> Ytgcs( /$  
  { $r@ =*(  
typedef T & reference; R[Ll59-  
} ; :#2Bw]z&z  
KjV:|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "BD~xP(  
%mL-$*  
template < typename T > R{RwTN<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R5"K]~  
  { |b[+I?X  
  return l(t) = r(t); L9-h;] x!  
} ~a%Z;Aj  
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。 7ByTnYe~S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ( W a  
3WN`y8l  
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 "rTQG6`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q)"C&) `l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XttqO f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KuWWUjCE  
最后的布局是: h a|C&G  
                Add n-5W*zk1  
              /   \ EJ@?h(O  
            Divide   5 h1:aKm!  
            /   \ KN$}tCU  
          _1     3 >oea{u  
似乎一切都解决了?不。 )S`jFQ1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ktI/3Mb@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n 9\ C2r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: tc_286'x  
D@G\7 KH@  
template < typename Right > W8Q|$ZJ88F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a-y+@#;2_  
Right & rt) const 33jovK 2  
  { Hip&8NW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L93l0eEt  
} BLN^ <X/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ilK-?@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。 ~+bv6qxg]\  
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。 6W@UJx}w5  
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。 'iy*^A `Y  
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。 Nb?w|Ne(T  
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? CxGx8*<X  
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: *ohL&'y  
5pU2|Bk /  
template < class Action > 5?p2%KQ  
class picker : public Action Zkx[[gzL  
  { 9Kg21-?  
public : YRv&1!VLE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HN_d{ 3  
  // all the operator overloaded "nm FzN  
} ; )=\# UE+W  
ktnuNsp  
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。 m1n.g4Z&*  
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: W-Fu-Cz=  
U;bK!&Z  
template < typename Right > }>)@WL:q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lJ+0P2@h*  
  { J%V-Q>L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  XEC(P  
} Av?2<  
qZ]pq2G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IC6gU$e  
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。 u583_k%  
$k0k k  
template < typename T >   struct picker_maker pX/n)q[  
  { zR `EU,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~)qtply  
} ; 7~&/_3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PN0VQ/..  
  { .U"8mP=&  
typedef picker < T > result; wtmB+:I  
} ; O_cbP59Y.  
iZPCNS"  
下面总的结构就有了: V~S0hqW[  
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。 0OT\"O~S[  
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。 aaKN^fi&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HQ|MhM/"  
至此链式操作完美实现。 !1n8vzs"c  
hj  
]BtbWKJBqe  
七. 问题3 6 }4'E  
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。 ak ->ML  
z?[r  
template < typename T1, typename T2 > BJgW,huLy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }K1JU`Lz  
  { T|6jGZS^|W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {D? 50Q  
} WJNl5^  
3 N7[.I>A  
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: M~WijDj  
`Q+ (LBP  
template < typename T1, typename T2 > s"9`s_p`d  
struct result_2 b3S.-W{p.  
  { a\IP12F?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *5 |)-E  
} ; u)3 $~m~  
0q.Ujm=,z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vohoLeJTj  
这个差事就留给了holder自己。 SfJA(v@E  
    zrR`ecC(b  
w^Lta  
template < int Order > F6o_b4l  
class holder; uHH/rMV  
template <> %7#-%{  
class holder < 1 > KBXK0zWh7  
  { xY+VyOUs  
public : XW -2~?$  
template < typename T > .,7JAkB%t  
  struct result_1 zUkN 0  
  { /CuXa%Ci^  
  typedef T & result; T<JwD[ (  
} ; SrFS#  
template < typename T1, typename T2 > ?+g`HTY u  
  struct result_2 S!Omy:=;i  
  { nl(WJKq'  
  typedef T1 & result; K+Z+wA?  
} ; )uK{uYQl  
template < typename T > 3uZJ.Fb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o@#Y8M  
  { YLwnhy>dD  
  return (T & )r; $U$V?x uE  
} CbPuoOl  
template < typename T1, typename T2 > GuGOePV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J 8M$k/"X  
  { KhCzD[tf  
  return (T1 & )r1;  %VzKqh  
} ,*&G1|_6  
} ; R+nMy=I%8  
 )LJnLo+  
template <> hq:&wN 7Q  
class holder < 2 > s@z}YH  
  { by'DQ 00  
public : ({-GOw46  
template < typename T > "6R 5+  
  struct result_1 z >YFyu#LF  
  { +2K:qvzZ  
  typedef T & result; "V>R9dO{"!  
} ; Cw~RJ^a_  
template < typename T1, typename T2 > cTXri8K_  
  struct result_2 Nru7(ag1~  
  { qw7@(R'"  
  typedef T2 & result; DUL4noq{  
} ; jn%!AH  
template < typename T > ot`%*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `+zWu 55;  
  { >iOzl wmG  
  return (T & )r; /0W9g  
} @*0cMO;SpG  
template < typename T1, typename T2 > _bzqd" 31I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a@@M+9Q  
  { qS/V"|G(  
  return (T2 & )r2; 4B4Z])$3  
} s0*0 'f  
} ; L4b:F0  
) c/% NiN  
< -uc."6\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 JXixYwm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I.Y['%8,5~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l" q1?kaVg  
277ASCWLkU  
return l(i, j) = r(i, j); T;diNfgg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m6MO W&  
V~T@6S  
  return ( int & )i; J0 k  
  return ( int & )j; (faK+z,*6R  
最后执行i = j; %*o8L6Hn  
可见,参数被正确的选择了。 osOVg0Gyj  
+B'8|5tPX  
Z<#hS=eY  
4<lQwV6=  
B aO1/zk  
八. 中期总结 ^pS+/ZSi^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !PMU O\y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 & SAH2xR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \X F}?*8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |+:h|UIUQ  
( =16PYs  
y8s!M  
IcrL   
D?~8za`5  
lJzl6&  
九. 简化 tM,%^){p$  
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。 4"@GNk~e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x lsqj`=  
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: 4g}FB+[u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZkP {[^6d\  
  +-*/&|^等 BR v+.(S  
2. 返回引用。 )i>[M"7  
  =,各种复合赋值等 &3v&i*DG,I  
3. 返回固定类型。 =H %-.m'f2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FG%j {_Ez  
4. 原样返回。  \dl ph  
  operator, 4Hb $0l  
5. 返回解引用的类型。 aup6?'G;  
  operator*(单目) dI*'!wK  
6. 返回地址。 DY{cQb  
  operator&(单目) e,k2vp!<&  
7. 下表访问返回类型。 W%e_~$H0  
  operator[] Sf/q2/r?6[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x|0:P sE  
  operator<<和operator>> #5&jt@NS  
.fzu"XAPu  
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。 o<l 2r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [pg}S#A  
|!H?+Jj:  
template < typename Left > C#i UP|7hh  
struct value_return H^~.mBP n  
  { -fgC" 2H  
template < typename T > ' )-M\'S$E  
  struct result_1 C}?0`!Cc%  
  { lFUWV)J\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /u`3VOn  
} ; 3+xy4 G@L  
z *9FlV  
template < typename T1, typename T2 > kax\h  
  struct result_2 K"<*a"1I  
  { ?0<w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J$9:jE-4  
} ; 0_yP\m  
} ; ;`v% sx#  
y69J%/c ra  
/^#G0f*N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait la$%H<,7  
g):]'  
下面我们来剥离functor中的operator()  >0Ev#cX4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~V)?>)T  
0{^H]Y  
return l(t) op r(t) x.$1<w64t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JmOW~W  
return op l(t) N;HIsOT}t  
return op l(t1, t2) uH\kQ9f  
return l(t) op ?mRE'#  
return l(t1, t2) op },+~F8B  
return l(t)[r(t)] #T~&]|{,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F9XT lA  
V/"}ku  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jN/C'\Q L  
单目: return f(l(t), r(t)); ?M6ag_h3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h<p3'  
双目: return f(l(t)); S{p}ux[}=  
return f(l(t1, t2)); .dq "k  
下面就是f的实现,以operator/为例 N<JHjq  
vz`@x45K  
struct meta_divide 59B&2861  
  { tkuc/Z/@  
template < typename T1, typename T2 > Xt,X_o2m|]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )QY![&k}1z  
  { . p^xS6e{  
  return t1 / t2; A8?[6^%O|  
} ^uaFg`S  
} ; 0,FC YTtj$  
Ie'P#e'  
这个工作可以让宏来做: *j*Du+  
0jB X5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +nZRi3yu=  
template < typename T1, typename T2 > \ iRV ;Fks  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &1)xoZ'\  
以后可以直接用 *M~.3$NN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FWPW/oC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [@{0o+.]'H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) oEzDMImJ5  
e^e$mtI  
MV+i{]  
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 3;$bS<>  
PDw{R]V+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %!.M~5mCd  
class unary_op : public Rettype t 6u-G+}  
  { 4/wwn6I}G  
    Left l;  Iao[Pyk  
public : WPY8C3XO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a0d ,  
\3{3ly~L  
template < typename T > c<qe[iyt/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qp:6= o0:  
      { /jrY%C  
      return FuncType::execute(l(t)); Etmo7 8e  
    } UR>_)*  
mf4z?G@6  
    template < typename T1, typename T2 > mf*Nr0L;J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R40W'N 1%q  
      { wz@FrRP=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yMIT(  
    } =Nl5{qYz^&  
} ; kEK[\f VE  
."JzDs   
:|XCnK0  
同样还可以申明一个binary_op B!q?_[k,  
` py}99G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d7i#w #  
class binary_op : public Rettype rycJyiw<-  
  { &X w`T9<  
    Left l; %F$N#YG  
Right r; E\e]K !  
public : =jIxI,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sC6r.@[u8t  
Z>{*ISvpq  
template < typename T > x*mc -&N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )y\BY8  
      { >Pkdu}xP3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A#:8X1w  
    } 8xo;E=`   
$,`VUe{  
    template < typename T1, typename T2 > my[,w$YM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'jbMTI  
      { G^" H*a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]I XAucI]  
    } S1C^+Sla]  
} ; xT+ ;w[s  
U(A4v0T  
9 x [X<  
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 `V~LV<v5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -R@JIe_28f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,^+#M{Z  
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。 2E$i_jc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s*{mT6s+T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }B*,mn2N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iQj2UTds3  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (1y='L2rj  
下面是修改过的unary_op p5qx=p~c  
le2/Zs$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gN\*Y  
class unary_op s;>VeD)*)  
  { :xN8R^(  
Left l; ;Bnr=' [  
  x?>!UqgkY  
public : P7Z<0Dt\}  
T:)% P6/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ._K$0U!  
hwZ6 .  
template < typename T > 5^o3y.J?P  
  struct result_1 ~"5C${~{  
  {  qV?sg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 67ZYtA|t  
} ; v+7*R)/  
9g+UJ\u^  
template < typename T1, typename T2 > m\} =4b  
  struct result_2 !a)s`  
  { $*aE$O6l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >EeAPO4  
} ; $Gd5wmb!  
iZu:uMoc  
template < typename T1, typename T2 > lSs^A@s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aC}vJ93i  
  { @!-aR u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _H/67dcz,  
} J(&Gmk9&  
S].Ft/+H  
template < typename T > !}j,TPpG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WkcH5[  
  { zdT->%  
  return OpClass::execute(lt(t)); $ #t|(\  
} &:C{/QnA  
3P3:F2S R  
} ; `L+ ~&M  
y 2cL2c$BT  
\/ X{n*Hw?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1wU=WE(kKZ  
好啦,现在才真正完美了。 f^ywW[dF  
现在在picker里面就可以这么添加了: /H.(d 4C  
\&# p1K(H  
template < typename Right > {4o\S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dqL  -'  
  { KWtu,~O_u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A/ hpY a  
} S]5VEn;pV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 N!.kq4$.  
sio)_8tp  
} =xI3;7  
#%:`p9p.S  
//6^+-he  
十. bind d~vTD|Et  
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。 +$(71#'y  
先来分析一下一段例子 d"LoK,p#  
tru;;.lj8K  
fuQ4rt[i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $dr27tse&<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V> 1D1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y4 dp1<t%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kT>r<`rt  
我们来写个简单的。 8H&_,;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y>(ZsHu  
对于函数对象类的版本: mL8A2>Gig  
>~.Zr3P6kC  
template < typename Func > ?,D>+::  
struct functor_trait .A )\F",X  
  { |R[v@c`pn  
typedef typename Func::result_type result_type; J2)-cY5G  
} ; Wk0>1 rlu  
对于无参数函数的版本: x:=0.l#  
AlA h S<  
template < typename Ret > xI-=t ib  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t5I^1u6  
  { E~rs11  
typedef Ret result_type; :5$xh  
} ; )[e%wPu4e  
对于单参数函数的版本: y|FBYcn#F  
v@F|O8t:s  
template < typename Ret, typename V1 > E_ o{c5N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %kF TnXHK  
  { 200L  
typedef Ret result_type; HGU?bJ~6o  
} ; R-=_z 6<  
对于双参数函数的版本: E1$Hu{  
 5xG|35Pj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M"k3zK,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D{Hh#x8Y  
  { % JgRcx  
typedef Ret result_type; iSSc5ek4  
} ; e{^:/WcYB  
等等。。。 P-/XYZ]`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z?!JV_K  
/%N31   
template < typename Func > ws*~$x?7  
struct func_return L?Kz P.(t+  
  { xn%l  
template < typename T > q[PD  
  struct result_1 2P;%P]~H  
  { d,h~u{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j|^-1X  
} ; Qs}/x[I  
v9j4|w  
template < typename T1, typename T2 > I$3"|7[n  
  struct result_2 kX ~-g  
  { 2VoEQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lM@<_=2  
} ; aF; ]7i@  
} ; &CB.*\0  
hqhu^.}]  
1qB!RIau  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CT$& zEIm  
wGov|[X  
template < typename Func, typename aPicker > dv1x 78xG>  
class binder_1 +cPE4(d  
  { \Owful  
Func fn; nG4Uk2>  
aPicker pk; yFPaWW  
public : Sleu#]-  
p=mCK@  
template < typename T > v!pj v%  
  struct result_1 l|R<F;|  
  { y V 9]_k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z@>=&  
} ; 7- *( a  
O<eWq]  
template < typename T1, typename T2 > ~$?y1Yv  
  struct result_2 =!pu+&I 9  
  { /pAm8vK   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J1gEjd   
} ; 6b#:H~ <  
zkT`] @`J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SIaUrC  
'[M^f+H|  
template < typename T > %-1BA *J`|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A-Q{*{^#  
  { 8xD<A|  
  return fn(pk(t)); 4."o.:8x  
} 5v Uz  
template < typename T1, typename T2 > =ELDJt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *MnG-\{j  
  { pr[B$X .V  
  return fn(pk(t1, t2)); i&}zcGC  
} g "K#&  
} ; #Vn>ue+?  
K c2OLz#  
$ +GFOO  
一目了然不是么? ?'ez.a}  
最后实现bind 5 CY_Ay\  
P*0nT  
z'\}/k+  
template < typename Func, typename aPicker > pjKl)q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -A-hxK*^  
  { </+%R"`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !%Hl#Pv}  
} (A]m=  
},Re5W nl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^sf[dr;BA  
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。 3x(MvW30Lg  
=jV%O$Fx  
十一. phoenix f'zU^/$rf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xtIehr0{$I  
8XH|T^5  
for_each(v.begin(), v.end(), *1o+o$hY2  
( 4B3irHs\Q  
do_ v8U1uOR,%  
[ qUDz(bFk/  
  cout << _1 <<   " , " V~J2s  
] .5KC'?  
.while_( -- _1), xM'S ;Sg  
cout << var( " \n " ) N?2 #YTjR  
) evg 7d  
); 4U! .UNi  
Qa7S'(  
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: aCH:#|B  
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 "`W1yk5x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |U#w?eE=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {!{7zM%u0C  
f,`}hFD  
bWQORjnd8  
template < typename Cond, typename Actor > |qy"%W@  
class do_while Rbj+P;t&  
  { Kt4\&l-De  
Cond cd; z:i X]df  
Actor act; AHMV@o`V  
public : V M\Z<}C  
template < typename T > ?`l=!>C4s  
  struct result_1  wc+N  
  { rlO%%Qn`  
  typedef int result_type; Dt~}9HrU  
} ; QIMv9;  
+U_-Lq )  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \xO2WD  
CI~;B  
template < typename T > SJ~I r#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = @Nv:1:r  
  { b~haP.Cl :  
  do /c$Ht  
    { EYx2IJ  
  act(t); ap'kxOf"1  
  } B[0,\>  
  while (cd(t)); 0Yzb=QMD  
  return   0 ; I>8@=V~  
} ndCS<ojcBP  
} ; gh #w%g1g  
y~A7pzBZ=  
l-^XW?CfL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H;t8(-F@'  
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。 't]EkH]BC  
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。 da?th  
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。 !NAX6m  
下面就是产生这个functor的类: 7f\^VG  
zloaU  
SJ[@fUxO)  
template < typename Actor > \(>$mtS:  
class do_while_actor Kf?{GNE7  
  { F;Xq:e8  
Actor act; xXU/m|  
public : +|"n4iZ!)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DN 8pJa  
&!YH"{b  
template < typename Cond > qnfRN'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'Rh>w=wB'  
} ; hTtp-e`   
='bmjXu  
k+R?JWC:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /L|}Y242  
最后,是那个do_ <9@]|  
+#JhhW Zj(  
? -F'0-t4%  
class do_while_invoker QUw5~n ;-  
  { 8rG&CxI  
public : ?jn6Op  
template < typename Actor > "0 PN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const np\Q&  
  { tEX~72v  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^$Io;*N4  
} qp_ `Fj:  
} do_; /GSI.tO  
JdYF&~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PKM$*_LcGI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pnA]@FW  
最后来说说怎么处理break和continue 5Kw?SRFH/  
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。 OO wA{]gK  
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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