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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M0hR]4T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #%{  
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, %}unlSTPP  
}H/94]~tH  
e0IGx]5i  
lB7/oa1]>  
  class filler iz+,,UH  
  { }4Q3S1|U  
public : v!=e]w6{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z1p%6f`  
} ; w9Nk8OsL  
D0L s~qr  
Ga` 8oY+~  
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: Fxn=+Xgg  
gx2v(1?S  
AjsjYThV  
CY"i|s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h]4qJ  
9l,8:%X_  
:u2tu60&MJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [a.(0YLr'w  
;KG}Yr72  
"9Br )3  
ebLt:gGo  
二. 战前分析 )iZhE"?z  
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。 DLO#_t^v.  
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:"cyoE  
y,c \'}*H  
)ri'W <l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $?9u;+jIR  
  /* --------------------------------------------- */ r l;Y7l  
vector < int *> vp( 10 ); COD^osM@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2\gbciJ[{(  
/* --------------------------------------------- */ z_). -  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5G z~,_  
/* --------------------------------------------- */ PGb}Y {  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0:x+;R<P*w  
  /* --------------------------------------------- */ $U2Jq@G*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K k^!P*#  
/* --------------------------------------------- */ G#='*v OtO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *48LQzc  
1+l[P9?R[  
,S?:lQuK5  
m-q O yt  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6K >(n  
1._1, _2是什么? ^plP1c:  
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。 $GVf;M2*  
2._1 = 1是在做什么? v4\ m9Pu4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ey_mK\'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WK.,q>#  
buHUBn[3)  
!H @nAz  
三. 动工 9~ifST \  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W7 +Q&4Y  
]ij:>O@{$  
5yp  
- @KT#  
template < typename T > j92+kq>Xd  
class assignment wHQYBYKcd  
  { 7K!n'dAi6  
T value; qLB(Th\&'  
public : /#}%c'  
assignment( const T & v) : value(v) {} T n,Ifo3  
template < typename T2 > 2XeNE[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7f~7vydZ}  
} ; M F$NcU  
" j:15m5  
myB!\ WY   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :m("oC@}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ! n?j)p.  
prxmDI   
k7z{q/]M  
4Q\~l(  
  class holder n>%TIoY  
  { >~&7D`O  
public : Bv`3T Af2  
template < typename T > CS"p3$7,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P?y{ 9H*  
  { S_Vquw(+  
  return assignment < T > (t); ?[lKft  
} -AKbXkc~\  
} ;  ur k@v  
` $[`C/h  
92*Y( >  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <%oT}K\;  
TJs@V>,  
  static holder _1; 2f 9%HX(5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &oDu$%dkT  
1:"ZS ]i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  TJb&f<  
而不用手动写一个函数对象。 4_\]zhS  
dr4m}v.  
E+eC #!&w  
2V*<J:;wb  
四. 问题分析 l3kBt-m  
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。 l`{JxVg  
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。 oF0*X$_X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +L#):xr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8SMa5a{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oc&yz>%q  
@wXo{p@W  
五. 问题1:一致性 AFNE1q;{\  
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?| om,=.,|Ld  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .eDI ZX  
&E!-~'|z  
struct holder B 6,X)  
  { Q__1QUu  
  // i)d'l<RA  
  template < typename T > hC2Ra "te)  
T &   operator ()( const T & r) const /?:]f  
  { p5=VGKp  
  return (T & )r; eadY(-4|I-  
} 5W?r04  
} ; @nF#\  
_ "[O=h:  
这样的话assignment也必须相应改动: fkr; a`<W  
<1E* wPm8  
template < typename Left, typename Right > Gt?ckMB  
class assignment mg4: N  
  { zMN4cBL9m  
Left l; j [y+'O  
Right r; (8.|q6Nww  
public : 'I)E.DoF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3)qtz_,H/g  
template < typename T2 > <}Rr C#uiA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^VB_>|UN4  
} ; -"3<Ll  
N/ mC,7Q  
同时,holder的operator=也需要改动: A*hc w  
{-\VX2:;[9  
template < typename T > 2<5s0GT'/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "@E(}z'sM  
  { =nN&8vRH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |70L h+  
} v\ Xk6k  
Y<-dd"\  
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。 0@8EIQxK"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ||k^pzj%  
4 5\%2un  
return l(rhs) = r; _zj}i1!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。 d[I}+%{[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BM]sW:-v  
FA;uu\  
template < typename Tp > F>A&L8  
class constant_t kculHIa\.  
  { pUaGrdGxzQ  
  const Tp t; A ZYu/k  
public : Y>[u(q&09O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H?axlRmw3  
template < typename T > ^ $t7p 1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `;!v<@:i2  
  { QK%6Ncv  
  return t; <CUe"WbE)  
} #x|h@(y|  
} ; u!&Vbo? .B  
mam2]St"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "J%/xj  
下面就可以修改holder的operator=了 3EKqXXzOB  
38T2IN  
template < typename T > c B9`U4<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YkLEK|d  
  { \[w82%U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B? r[|  
} {!hA^[}|  
Jm8#M z  
同时也要修改assignment的operator() #b4Pn`[   
@l:\Ka~TS  
template < typename T2 > wA<#E6^vG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } niV=Ijt{5  
现在代码看起来就很一致了。 fu95-)M  
29E9ZjSK  
六. 问题2:链式操作 NPM}w!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +LM /< l  
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。 M[R\URu8  
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。 !fcr3x|Y~M  
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。 1[vmK,N=E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %vO b"K$X  
w%[ `'_[  
template < typename T > T7=~l)I  
struct result_1 agFWye  
  { D'Gmua]I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L.z`>1  
} ; ,#42ebGHR  
~cSOni`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s:y=X$&M  
f|1GlUA{t  
template < typename T > Svo gvn  
struct   ref =MqefV;-  
  { RvF6bIqo  
typedef T & reference; J34lu{'if  
} ; "[(I*  
template < typename T > J!o[/`4ib  
struct   ref < T &> )MZQ\8,)]  
  { fr%}|7  
typedef T & reference; Z\d7dbv  
} ; PXk+Vi,%k  
"1H?1"w~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nkp!kqJ09  
t YmR<^  
template < typename T > ?2;r#)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E,nC}f  
  { i!30f^9D-S  
  return l(t) = r(t); :*"0o{ ie  
} A({8p  
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。 nJ`JF5tI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &z r..i4O  
UNJ]$x0  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ZgL4$%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MeqW/!72$L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fa$ pr`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6U k[_)1  
最后的布局是: zR_#c3o  
                Add !tT$}?Ano  
              /   \ VGY#ph%  
            Divide   5 1Ig@gdmz  
            /   \ j1)HIQE|5f  
          _1     3 "|S \J5-%  
似乎一切都解决了?不。 aUN!Sd2,  
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。 =3J &UQL  
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。 t>h<XPJi  
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: SR#X\AWM  
=!'gV:M  
template < typename Right > $Blo`'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8]Xwj].^C  
Right & rt) const G l=dL<F  
  { `7P4O   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EAcJ>  
} iO;q]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DT_HG|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (yduU  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ANy=f-V  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 AfG!(AF`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SxYX`NQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?]081l7cd  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: CE>RAerY  
1o7 pMp=  
template < class Action > /H=fK  
class picker : public Action !6ZkLE[XJ<  
  { 3VbQDPG  
public : %Ysu613mz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +pJ;}+  
  // all the operator overloaded ysfR@ sH7  
} ; M=$y_9#  
!ec\8Tj  
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。 jYet!l  
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: gOZ$rv^g  
}'dnL  
template < typename Right > L=Q- r[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z]> 0A  
  { ,ijgqEN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W$@q ~/E  
} P8e1J0A  
W?!(/`J]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W{l+_a{/9  
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。 MN|y5w}$u  
lDNB0Ad  
template < typename T >   struct picker_maker @c{=:kg5  
  { VkT8l4($X<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o(w1!spA  
} ; $!Z6?+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6TxZ^&=  
  { Z mF}pa,gd  
typedef picker < T > result; O,ZvV3  
} ; Dg/&m*Yl  
L@w|2  
下面总的结构就有了: AZxx%6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 oYnA 3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _/ZIDIn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nbMnqkNb  
至此链式操作完美实现。 8zGe5Dn9  
'i_od|19~h  
 "/6(  
七. 问题3 X%xX3e'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B5u0 6O  
=M)>w4-  
template < typename T1, typename T2 > UXoaUW L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<FzHCw  
  { }-k<>~FA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @0?Mwy!  
} |cJyP9}n  
8Vv"'CU#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4aGV1u+4  
 pzezN  
template < typename T1, typename T2 > ~Rk%M$E9  
struct result_2 ;14[)t$  
  { tt,MO)8 VD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^<$d Tr'  
} ; s2iR  }<  
RG[3LX/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? iCao;Zb  
这个差事就留给了holder自己。 C',D"  
    xj)*K%re  
,:G.V  
template < int Order > 7_d gQI3y  
class holder; DIH.c7o  
template <> Ttb @98  
class holder < 1 > p8Di9\}  
  { qiiX49}{  
public : ($' rV!}  
template < typename T > -]R7[5C:  
  struct result_1 RS#)uC5/%  
  { C 7YZ;{t  
  typedef T & result; b4!(~"b.  
} ; ?C//UN;  
template < typename T1, typename T2 > ||cG/I&,  
  struct result_2 x:O?Fj  
  { .t4IR =Z  
  typedef T1 & result; bgqN&J)Jr)  
} ; QS,IM >Nr  
template < typename T > }]N7CWy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7qV_QZ!.  
  { bqN({p&  
  return (T & )r; y'xB? >|  
} 7w_`<b6  
template < typename T1, typename T2 > Z_D8}$!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +,9I3Dq  
  { xvQJTR k  
  return (T1 & )r1; 3_B .W  
} n`? j. s  
} ; sAfSI<L_  
<w(UDZ  
template <> ;#P@(ZVT  
class holder < 2 > {f3)!Pei`J  
  { m'XzZmI  
public : Hu|NS{Ke-  
template < typename T > R{\vOw:*  
  struct result_1 SJ^.#^)  
  { +|).dm  
  typedef T & result; E:T<mI?d  
} ; {N[IjY  
template < typename T1, typename T2 > 5Az=)q4Q  
  struct result_2 mQtGE[  
  { oU% rP  
  typedef T2 & result; &OK(6o2m;  
} ; BhLYLlXPY  
template < typename T > ez&v"J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kjc"K36{L  
  { \$T  
  return (T & )r; )t9<cJ=  
} 2PE|4zG  
template < typename T1, typename T2 > oh-Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8n?qm96  
  { kih;'>H<  
  return (T2 & )r2; {3lsDU4  
} $GNN* WmHw  
} ; ~dC)EG  
)7Gm<r  
3_~V(a  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ovv~ymj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }|%dN*',  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [94A?pn[z  
>y"W(  
return l(i, j) = r(i, j); q|b#=Af]g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '}e_8 FS  
m"<0sqD;  
  return ( int & )i; >K1)XP  
  return ( int & )j; RmY5/IYR|:  
最后执行i = j; _,"T;i  
可见,参数被正确的选择了。 'U.)f@L#w  
<w` R ;  
_(5SiK R  
oS0l Tf\  
aB0L]i  
八. 中期总结 _d 76jmujJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6!bVPIyYO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]@vX4G/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  #8MA+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U748$%}]  
8{#W F#  
NE,2jeZQ.  
*9y)B|P^  
#wK {G)J  
vP`Sz}FU  
九. 简化 a$yAF4HR<  
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。 aTuD|s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9u^PM  
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: ~m8".Z"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rCGXHbj%  
  +-*/&|^等 $~!%Px)  
2. 返回引用。 R2vT\ 6xv  
  =,各种复合赋值等 BCYTlxC'  
3. 返回固定类型。 #3>o^cN~8k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qn(2UO!pD  
4. 原样返回。 9Bvi2 3  
  operator, F&%@p&  
5. 返回解引用的类型。 ztTj2M"  
  operator*(单目) ]W~\%`#8?  
6. 返回地址。 :JH#*5%gQ:  
  operator&(单目) de1cl<  
7. 下表访问返回类型。 Ck d@|  
  operator[] 7DDd 1"jE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?;zu>4f|  
  operator<<和operator>> ~7+7{9g  
GPz0qK  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _v bCC7Bf8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y<-h#_  
FeoI+K A  
template < typename Left > jj_z#6{  
struct value_return gI "ZhYI  
  { 4l7TrCB  
template < typename T > bc=,$  
  struct result_1 g5M=$y/H  
  { $s+/OgG4H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 45. -P  
} ; v_mk{  
rR]U Ff  
template < typename T1, typename T2 > {L~j;p_G&  
  struct result_2 +wc8rE6+W  
  { 7rQwn2XD{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Swz{5 J2C  
} ; 0b6jGa  
} ; G2qv)7{l2  
a?jUm.  
|0ATH`{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "5 ;fuM1  
w^z5O6   
下面我们来剥离functor中的operator() ,`PC^`0c}o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3.+TM]RYN  
U{i xok  
return l(t) op r(t) IR;l{q&`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SW5V:|/  
return op l(t) NIgqdEu1  
return op l(t1, t2) 2t 6m#  
return l(t) op [ )3rc}:1  
return l(t1, t2) op */c4b:s  
return l(t)[r(t)] Lh%z2 5t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WoM;)Q  
@~k4,dJ  
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: ]l4\Tdz  
单目: return f(l(t), r(t)); ]H| O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9<n2-l|)  
双目: return f(l(t)); Ln:6@Ok)5%  
return f(l(t1, t2)); $inlI_  
下面就是f的实现,以operator/为例 A12EUr5$  
5.ibH  
struct meta_divide ,]`|2j  
  { ~_Q~AOFM  
template < typename T1, typename T2 > =mR~\R( I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z]_2lx2e  
  { 5~D(jHY;  
  return t1 / t2; F<.oTP-B  
} ezimQ  
} ; ! Gob `# r  
]1hyvm3  
这个工作可以让宏来做: /pY-how%!  
GDF/0-/Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aeZ$Wu>]W  
template < typename T1, typename T2 > \ pwvzs`[;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eH HY.^|  
以后可以直接用 (#kKL??W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hjhgu=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 88Nx/:#Y*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @)#EZQix  
5aj%<r  
I3gl+)Q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Q g~cYwX  
U!d|5W.{Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zh{,.c  
class unary_op : public Rettype {wy{L-X  
  { U#V&=~-  
    Left l; cWtuI(.  
public : /!Ay12lKE}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i<0_sxfUD  
K|pg'VT"  
template < typename T > [ Y+Ta,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !3F3E8%  
      { Su/8P[q_  
      return FuncType::execute(l(t)); {W+IUvn  
    } 6VUs:iO1j5  
KH$|wv  
    template < typename T1, typename T2 > s&hJ[$i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E1r-$gf_  
      { }7non  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IOA2/ WQu  
    } M"Dv -#f  
} ; L4DT*(;!E  
f=k_U[b4>  
xX f,j#`"  
同样还可以申明一个binary_op .n n&K}h  
gY'-C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u6nO\.TTtY  
class binary_op : public Rettype +m9ouF  
  { }!Y=SP1e  
    Left l; AH{#RD  
Right r; cY5w,.Q/!  
public : LZ34x: ,C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;NOmI+t0w&  
g,9&@g/  
template < typename T > 3 ,zW6 -}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M>E~eb/  
      { qk~m\U8r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X=+|(A,BdY  
    } w73?E#8  
fB80&G9  
    template < typename T1, typename T2 > IM% ,A5u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5U-SIG*  
      { ]A ;.}1'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yk y% +@2q  
    } lD^c_b  
} ; -MRX@a^1  
5JHWt<n{P  
V/3@iOwD  
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 7u{V1_ n1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^Q6?T(%$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2E8G 5?qe)  
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。 e)= " Fq!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T>f6V 5  
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。。。 a^={X<K|/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &~Pk*A_:  
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) SRtw  
下面是修改过的unary_op Jz}`-fU`  
uNkJe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c]h@<wnv  
class unary_op 0SfW:3  
  { B0U(B\~Y  
Left l; Bn9#F#F<  
  m]vS"AdX  
public : X%)~i[_DV  
8>@JW]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jST4O"DjM  
35Fxzj $  
template < typename T > Vm8@ LA  
  struct result_1 )X;051Q  
  { j+fib} 8}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J5(0J7C  
} ; iciKjXJ :  
NRny]!  
template < typename T1, typename T2 > OP<N!y?[  
  struct result_2 "u]&~$  
  { GeDI\-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r;xy/*%Mtj  
} ; &<x.D]FA]  
99.F'Gz  
template < typename T1, typename T2 > D2g/P8.<A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d<+hQ\BF,  
  { w >2sr^!y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8\"Gs z  
} Y)DAR83  
a2Nxpxho  
template < typename T > WW.@&#S5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }toe'6  
  { y>.t[*zT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;DSH$'1i  
} aZ$5"  
Y0.'u{J*  
} ; S2DG=hi`GK  
u7^(?"x  
;W+8X-B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0PqI^|!  
好啦,现在才真正完美了。 V y$*v  
现在在picker里面就可以这么添加了: &e6UEG  
(8aj`> y  
template < typename Right > J^`5L7CO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -uWV( ,|  
  { Xp_m=QQsm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {g#4E0.A!  
} 5@%.wb4  
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。 4uzMO<  
{aNpk,n  
R|}N"J_  
1cv~_jFh  
gs;^SRE I  
十. bind 0Dna+V/jI  
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。 g9q}D-  
先来分析一下一段例子 O >pv/Ns  
^ZO! (  
&oMWs]0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a/\{NHs6"5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }^iqhUvT F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *2u~5 Kc<  
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。 BGBHA"5fz  
我们来写个简单的。 }dop]{RG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EwX&Cj".  
对于函数对象类的版本: |dqHpogh  
y/y~<-|<@  
template < typename Func > D/f 4kkd  
struct functor_trait MW6z&+Z  
  { DrKB;6  
typedef typename Func::result_type result_type; H)i|?3Ip  
} ; "5Y6.$Cuf!  
对于无参数函数的版本: ?!&%-R6*  
Vn4wk>b}$2  
template < typename Ret > :u./"[G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GE(~d '  
  { 3PGAUQR#"q  
typedef Ret result_type; ')!X1A{  
} ; Oo@o$\+v  
对于单参数函数的版本: i4,p\rE0  
BH1h2OEe#  
template < typename Ret, typename V1 > w^ut,`yW R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !}z'"l4i  
  { Q8%_q"C  
typedef Ret result_type; ?T2>juf]5~  
} ; R__:~ uv,  
对于双参数函数的版本: } 1e4u{  
;5bd<N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oDV6[e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;o3gR4u_L  
  { @]vY[O!&;  
typedef Ret result_type; EM*I%|n@m  
} ; >i,_qe?V:w  
等等。。。 1*9.K'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &K\80wGK  
:${tts2g  
template < typename Func > # G 77q$  
struct func_return UMR?q0J  
  {  vUJ; D  
template < typename T > 8Rwk o6x  
  struct result_1 /@k#tdj  
  { M&j|5UH%.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <mE`<-$  
} ; az6 &  
R,G*]/r`  
template < typename T1, typename T2 > :R,M Y"(  
  struct result_2 Ha`N  
  { nf/?7~3?[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b/'c h  
} ; Mg.%&vH\  
} ; N! 7}B  
iyl i/3|  
hr}f5Z)^v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &7f8\TG|  
_ \6v@  
template < typename Func, typename aPicker > & "&s,  
class binder_1 `SFeln{1B  
  { uqC#h,~ 0  
Func fn; Y/kq!)u;%L  
aPicker pk; hc3hU   
public : ZOqS"3j! j  
\;)g<TwL  
template < typename T > Y=P*   
  struct result_1 'd+fGx7i  
  { =Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nnl3r@  
} ; <bKtAf  
z#GZb   
template < typename T1, typename T2 > r%?-MGc  
  struct result_2 +7 H)s  
  { qh~bX i!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1IA1;  
} ; ?eIb7O  
vd4@jZ5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,Y/B49  
AU$~Ap*rsa  
template < typename T > Dcvul4Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T;/GHC`{Y  
  { `FMo; ,j  
  return fn(pk(t)); ?8-!hU@QC  
} 'q-q4 QCB  
template < typename T1, typename T2 > z l@^[km{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  2h   
  { J,yKO(}<C  
  return fn(pk(t1, t2)); (`.OS)&  
} XP@dg4Z=z  
} ; ,Z@#( =f  
( 2HM "Pd  
g#J aw|N  
一目了然不是么? 35& ^spb  
最后实现bind a{]=BY oL  
b_31 \  
vFVUdxPOw  
template < typename Func, typename aPicker > );gY8UL^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fHup&|.  
  { 4!/JN J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UphTMyn3  
} y|5s  
r)iEtT!p*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~T1W-ig4[*  
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+@!  
9(N  
十一. phoenix %#x4wi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $jN.yNm0  
/MF 7ZvN.  
for_each(v.begin(), v.end(), k&dXK  
( G]'ah1W  
do_ ^c\O , *:  
[ $+*nb4  
  cout << _1 <<   " , " |Kd#pYt%O  
] f$o^Xu  
.while_( -- _1), Sa= tiOv  
cout << var( " \n " ) AByl1)r|  
) Qg*\aa94  
); S<i$0p8J;  
.EKlw##  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m-AF&( ;K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x0 )V o]r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "I.6/9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h6h6B.\ Ld  
Ei4^__g\'  
<7^|@L 6  
template < typename Cond, typename Actor > ic2 D$`M  
class do_while u&:N`f  
  { = l`)b  
Cond cd; NIV}hf YF  
Actor act; Pd91<L  
public : z#tIa  
template < typename T > iq; | i!  
  struct result_1 75# 8P?i  
  { {D4FYr J  
  typedef int result_type; 6@N,'a8r  
} ; 8Qg10Yjy  
]cpb;UfM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z=JKBoAY  
/Q1*Vh4  
template < typename T > 5)#j}`6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %B%_[<B  
  { LZykc c9g  
  do u H[WlZ4  
    { aCG rS{  
  act(t); +4?Lwp'q  
  } {iD/0q  
  while (cd(t)); C >*z^6Gz  
  return   0 ; `OfhzOp  
} .WF"vUp  
} ; C]ss'  
gu k,GF9p]  
5|H;%T 3_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h.\I tK{)  
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。 Tv``\<   
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。 !nBbt?*  
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。 c!Hz'W  
下面就是产生这个functor的类: Bz]tKJ  
<o(;~  
t<!m4Yd|#  
template < typename Actor > fd)8lK[KJ"  
class do_while_actor S2$E`' J  
  { qezWfR`  
Actor act; 6Og@tho  
public : (?qCtLZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A0{xt*g   
t!?`2Z5  
template < typename Cond > !l'nX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |;gx;qp4cN  
} ; EG{+Sz  
^z *0  
!<w6j-S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S@qPf0dL<  
最后,是那个do_ K"!rj.Da  
&f.5:u%{b  
@@ Q4{o  
class do_while_invoker zIc6L3w$  
  { DsdM:u*s  
public : fQoAdw  
template < typename Actor > V;SfW2`)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IL@yGuO,  
  { !:+U-mb*  
  return do_while_actor < Actor > (act); tV++QC7@L  
} k \OZ'dS  
} do_; Z518J46o  
[+[ W\6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y_WC"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Oc)n,D)0  
最后来说说怎么处理break和continue ufL,K q4  
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。 g#I`P&  
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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