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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A,EuUp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \}J"`J\Q  
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, PqMu2 e  
wf_ $#.;m  
~^PNMZk  
i&q_h>ZT g  
  class filler 8g {;o 7  
  { E|A~T7G=  
public : z.|[g$F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OF0v0Y/a  
} ; 3hVuC1;"  
CfT(a!;Eox  
zY2x_}#Q\"  
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: j;I( w [@P  
fohZ&f|>  
DzIV5FG  
P%;lHC #i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \5-Dp9vG  
?{P$|:ha  
'Ck:=V%}g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;9<?~S  
G8WPXj(  
YU XxQ|  
x*p'm[Tdtm  
二. 战前分析 XQ2 YUe]DJ  
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。 l.(|&U~  
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 rk47 $36X  
'w=aLu5dY  
>2v<;.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FNs$k=* 8  
  /* --------------------------------------------- */  A"1%E.1  
vector < int *> vp( 10 ); p,tkVedR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dsOt(yNo  
/* --------------------------------------------- */ ?zf3AZ9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $rJgBN   
/* --------------------------------------------- */ k7& cc|y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]Ot=At  
  /* --------------------------------------------- */ 3a&HW JBSx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4aKppj  
/* --------------------------------------------- */ RXo6y(^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hu >wcOt  
'#>Fe`[  
`.Zm}'  
1,7 }ah_  
看了之后,我们可以思考一些问题: <rvM)EJv|  
1._1, _2是什么? hkRqtpYK  
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。 OdO n wY  
2._1 = 1是在做什么? b`JS&E  
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。 v4K! BW  
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。 WM%w_,Z  
#xfav19{.  
*\ B(-  
三. 动工 6ma.FvSIM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `(DHa=s1  
mM~&mAa+Z  
JmeE}:5lpj  
U5OFw+J  
template < typename T > #M<YNuE#"  
class assignment F'"-aB ~  
  { i(ZzE  
T value; HCx0'|J  
public : 8Zy*#[-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ysCK_  
template < typename T2 > Z|fi$2k0!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4TyzD%pOw  
} ; {?q`9[Z  
^/cqE[V~,  
s:cJF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #K*p1}rf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pNZ3vTs6  
^=a:{["@!  
A-d<[@d0  
\y6Y}Cv  
  class holder ko|M2\  
  { _v(5vx_ {  
public : p8"C`bCf  
template < typename T > cm!|A?-<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `GlOl-  
  { !? H:?  
  return assignment < T > (t); !1K.HdK  
} 5j\Kej  
} ;  E(wS6  
K4o']{:U  
LK!sk5/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (pHJEY  
TU;AO%5  
  static holder _1; _yF@k~ h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @=2u;$.  
`gF`Sgz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4E_u.tJ  
而不用手动写一个函数对象。 O3)B]!xL  
hsJ^Au=})w  
rP,|  
[P0c,97_ H  
四. 问题分析 0l/7JH_@V  
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。 ? * r  
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。 .tHjGx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -0BxZ AW=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q&lb]U+\u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )A6=P%;}>I  
>rSCf=  
五. 问题1:一致性 C1(RgY|  
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?|  *M$mAy<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^hr # 1  
Ui-Y `  
struct holder 4=`1C-v?q  
  { t=My=pG  
  // 2pv by`P4  
  template < typename T > i3KAJ@  
T &   operator ()( const T & r) const U#- 5",X|  
  { S6\E  I5S  
  return (T & )r; TaaCl#g$?  
} f="ZplW  
} ; E{QjmlXQ<  
+]GP"yv-  
这样的话assignment也必须相应改动: OoRg:"9{#  
he@Y1CY  
template < typename Left, typename Right > <%W&xk  
class assignment S,ud pQ7  
  { SUIu.4Mz  
Left l; O_GHvLO=  
Right r; >wL!`:c'"  
public : B.smQt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MRZN4<}9  
template < typename T2 > ZsCwNZR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Nf2lw]-G4  
} ; b|G~0[g  
:7X{s4AU6  
同时,holder的operator=也需要改动: Vq/hk  
,aq>9\ pi  
template < typename T > +fKV/tSWi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;8 *"c  
  { %rf6 >  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); __1Hx?f  
} \TnK<83  
A>315!d"  
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。 qsN_EMgbdn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }sJ}c}b  
4~ &X]/_'  
return l(rhs) = r; ;j[gE  
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。 R?,v:S&i7;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ew~uOG+  
7/fJQM  
template < typename Tp > }6 u)wF5  
class constant_t "vkM*HP  
  { uZ@qlq8  
  const Tp t; @3 +   
public : q4'`qe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ??|,wIRz  
template < typename T > ^^24a_+2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,1-idpnX  
  { x9 t %  
  return t; ~BgYD)ov  
} ,`'A"]"  
} ; wlh%{l  
qlg.\H:W~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DY/%|w*L  
下面就可以修改holder的operator=了 W>c*\)Xk !  
7:=(yBG  
template < typename T > %F$ ]v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D8xE"6T>  
  { 3h%Nd &_9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /QCg E ~  
} aI}htb{m`  
FPZ@6  
同时也要修改assignment的operator() @at*E%T[  
uINEq{yo  
template < typename T2 > OwgPgrV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !\$4A,  
现在代码看起来就很一致了。 EFu$>Z4  
G9#3 |B-?  
六. 问题2:链式操作 vXSA_" 0t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QW_v\GHx  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Zs;c0T ">  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7TU77  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9"/=D9o9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,6f6r  
Se\iM s  
template < typename T > Q&@<?K9  
struct result_1 9Uz2j$p7  
  { o)CW7Y#?,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xi+l1xe  
} ; hOs~/bM  
f'7/Wj  
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: /Tw $} 8  
*IF ~ab2  
template < typename T > $RHw6*COG  
struct   ref 7C_U:x  
  { <h<_''+  
typedef T & reference; !+YSc&R_fW  
} ; 1gvh6eE F  
template < typename T > hh.`Yu L  
struct   ref < T &> B{S^t\T$  
  { xa !/.  
typedef T & reference; B[f:T%  
} ; 9\E];~"iP  
*$JS}Pax  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \[8uE,=|  
D$D;'Kij  
template < typename T > Pp4Q)2X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =BV_ ?  
  { s%m?Yh3  
  return l(t) = r(t); bHTTxZ-%  
} mM+^v[=  
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。 .\)ek[?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NID2$p  
s(=@J?7As  
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 {n<1uh9~$8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U D5hk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |h((SreO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *Ct ^jU7  
最后的布局是: P`_Q-vu  
                Add a +9_sUq  
              /   \ \!0~$?_)P  
            Divide   5 wLg@BSC.  
            /   \ Y]B9*^d<  
          _1     3 q'Y)Y(d  
似乎一切都解决了?不。 u=#_8e(9Z  
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。 Cs,t:ajP  
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。  z}*L*Sk  
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: mhs%8OTN  
u2U+uD@yA  
template < typename Right > 6}\J-A/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gq?>Bi;`  
Right & rt) const :0o]#7  
  { :&RpB^]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I Vw'YtZ  
} wc}4:~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 92*"3)  
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。 "9y 0]~  
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。 "M %WV>  
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。 ! ;Ctz'wz  
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。 H~0B5Hl!F  
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? t-]~^s  
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: xp\6,Jyh  
h<!!r  
template < class Action > sX`by\s,  
class picker : public Action |~Vq"6`  
  { &iJvkt  
public : !4$o*{9Lx:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "T>;wyGW  
  // all the operator overloaded }\W^$e-  
} ; /AUX7 m.8  
? 8S~R  
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。 TLz>|gr  
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: id1gK(F8H  
UGA` `;f  
template < typename Right > i/,IG+4vI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5hlS2fn  
  { N_VWA.JHt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -e*(+  
} - KaU@t  
cA!o xti  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ovvg"/>L  
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。 7X.B  
V?jot<|$  
template < typename T >   struct picker_maker o& ?:pE  
  { #ePtfRzJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A_5M\iN\  
} ; AUr~b3< 6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^F|/\i   
  { difAQ<`  
typedef picker < T > result; {9nH#yv  
} ; v%E!  
(.g?|c  
下面总的结构就有了: OX{2@+f#  
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。 ^4a|gc  
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。 h)X"<a++N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 73+)> "x>  
至此链式操作完美实现。 r}#,@<  
qu/b:P  
e:n3@T,R  
七. 问题3  U%tpNWB  
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。 kY~o3p<  
6CNxb  
template < typename T1, typename T2 > Mqmy*m[U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V_=7q=9mV  
  { A_|X54}w&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Twk,R. O  
} \U HI%1^  
6" GHVFB  
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: tI+P&L"  
I@I-QiI  
template < typename T1, typename T2 > ]_:j+6i  
struct result_2 5R*55@)  
  { #pWeMt'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p+xjYU4^C  
} ; OZ Hfd7K4A  
C\1x3  
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? 1&utf0TX6q  
这个差事就留给了holder自己。 $1bzsB|^  
    <USr$  
z_t%n<OvK  
template < int Order > <io;d$=}  
class holder; |@pn=wW  
template <> G@1T!`  
class holder < 1 > |SwW*C  
  { h@D!/PS  
public : PKX Tj6hj)  
template < typename T > mP -Y9*k  
  struct result_1 /jd.<r=_I  
  { 4cJka~  
  typedef T & result; 'a=QCO 0  
} ; e!1am%aE  
template < typename T1, typename T2 > x^6b$>1  
  struct result_2 ,h* 'Cs04h  
  { f9?f!k  
  typedef T1 & result; =(p]L  
} ; aQL$?,  
template < typename T > ^7V{nT@H3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $5J~4B"%3  
  { I{uwT5QT-  
  return (T & )r; [Qn$i/ ` J  
} c7t .  
template < typename T1, typename T2 > &>3 AL,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G!5~`v  
  { Tu}?Q. pKo  
  return (T1 & )r1; &K-0ld(;  
} G[a&r  
} ; [> LL  
sx@ %3j  
template <> FYX" q-Z  
class holder < 2 > c"`CvQO64  
  { _|s'0F/t  
public : {M P (*N  
template < typename T > )~ghb"K  
  struct result_1 a>BPK"K2  
  { t}f,j^`e  
  typedef T & result; ~cb7]^#u1l  
} ; U6LENY+Ja  
template < typename T1, typename T2 > oaM 3#QJ  
  struct result_2 |HA1.Y=  
  { ,2Q5'!o  
  typedef T2 & result; |)b:@q3k+n  
} ; lD@`xq.M;  
template < typename T > ;&ypvKG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )LjW=;(b  
  { pij%u<  
  return (T & )r; .5GGZfJ]  
} p [7?0 (  
template < typename T1, typename T2 > =~ [RG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n>?eTlO3  
  { j5bp)U  
  return (T2 & )r2; "|<U`3y6  
} {# Vp`ji  
} ; G^qt@,n$;  
5PPaR|c3  
e&ci\x%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^#)]ICV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tQmuok4"d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N7mYE  
hmr2(f%U  
return l(i, j) = r(i, j); G?5Vj_n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NRDXWscb  
-~WDv[ [  
  return ( int & )i; J6RzN'j  
  return ( int & )j; ,^uQw/  
最后执行i = j; Q> J9M` a  
可见,参数被正确的选择了。 }C<$q  
YzeNr*  
ID8u&:  
U\x $@J  
6QG"~>v7'(  
八. 中期总结 4-JyK%m,0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W9/HM!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !]t5(g_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }ISc^W) t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =.ReM_.  
X}_Gk5q*  
Y [%<s/  
\<W/Z.}/  
ANq3r(  
87yZd8+)  
九. 简化 in#lpDa[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  r74' _y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )h`8</#m{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MWJ}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e^yfoE<7  
  +-*/&|^等 b&2 N7%  
2. 返回引用。 _Z_R\  
  =,各种复合赋值等 j kV9$W0  
3. 返回固定类型。 I T?~`vi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) );=0cnr3  
4. 原样返回。 7,"y!\  
  operator, lAJ P X  
5. 返回解引用的类型。 jAak,[~;  
  operator*(单目) e)*-<AGwC  
6. 返回地址。 Y4 {/P1F  
  operator&(单目) FqXE6^  
7. 下表访问返回类型。 W=\45BJ  
  operator[] T$*#q('1"}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A&D<}y/%  
  operator<<和operator>> C zb: nyRj  
V2 >+s y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 e>g>)!F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !v<` ^`x9I  
;C,t`(  
template < typename Left > UM:]Qba In  
struct value_return &.[I}KH|B  
  { <7_s'UAL!  
template < typename T > ?ZP@H _w6}  
  struct result_1 tui5?\  
  { =hi{J M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qijQRxS  
} ; ,Rdw]O  
!24PJ\~I  
template < typename T1, typename T2 > o^v]d7I8b  
  struct result_2 Nj=0bg"Qg5  
  { z^u*e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /B)`pF.n  
} ; YT}ZLx  
} ; lx:.9>  
V@r V +s  
BKKW3PT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <kKuis6h  
pMd!Jl#(N  
下面我们来剥离functor中的operator() X"g`hT"i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )>,ndKT~  
}h1y^fuGi  
return l(t) op r(t) -8:/My  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q!70D)O$  
return op l(t) $;Z0CG  
return op l(t1, t2) .~X&BY>qP  
return l(t) op 6k`O  
return l(t1, t2) op [C{oj*"c]  
return l(t)[r(t)] 3L:SJskYR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mwO9`AU;  
ujS C  
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_#C8}2  
单目: return f(l(t), r(t)); ){*9$486  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }U|0F#0$  
双目: return f(l(t)); T'!p{Fbg;  
return f(l(t1, t2)); HutQx  
下面就是f的实现,以operator/为例 4Q:r83#  
sGG q~7  
struct meta_divide Cs2kbG_  
  { KzQuLD(e  
template < typename T1, typename T2 > rlY n"3%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jEn 9T  
  { @*BVS'\  
  return t1 / t2; z||FmL{  
} ||Vx:(d7D&  
} ; Qt>Bvu Q  
$kccM& B  
这个工作可以让宏来做: ;$3e pP  
T_[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NZz^*Ela  
template < typename T1, typename T2 > \ <Vl`EfA(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <l5s[  
以后可以直接用 Cd|rDa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 80K"u[  
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 eW;c 3<  
(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。。。) r4Xaa<  
S 9|^VU  
{01^xn.  
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 M[P1hFuna  
.rQcg.8/B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N?IdaVLj  
class unary_op : public Rettype mYbu1542'n  
  { /9o6R:B  
    Left l; +V;d^&S  
public : Hi^ Z`97c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rJ(AO'=  
Vi#[k n'  
template < typename T > C!Jy;Z=+u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \+"Jg/)ij  
      { 5xQ5)B4k  
      return FuncType::execute(l(t)); WO$8j2!~#  
    } F`>qg2wO  
x"A\ Z-xxz  
    template < typename T1, typename T2 > = u&dU'@q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f9t+x+ Z  
      { I#;.; %u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NR"C@3kD]o  
    } xVTl  
} ; !LCy:>i!d  
M zF,is  
E {UhM q7  
同样还可以申明一个binary_op rpc;*t+z  
F^&@[k7WW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DABV}@K"  
class binary_op : public Rettype n[\L6}  
  { 9'p*7o  
    Left l; S<z8  
Right r; N{<5)L~Y  
public : !Wj`U$];  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jOZ>^5}  
=&PO_t5)z  
template < typename T > hqV_MeHv'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @u`m6``T  
      { <pM6fI6BD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :;\xyy}A  
    } Gn4XVzB`O  
b>]UNf"-  
    template < typename T1, typename T2 > tMXNi\Bj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{G>T  
      { GK1P7Qy?V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =i6k[rg  
    } OS1f}<  
} ; _-2;!L#/  
j+e s  
NTSIClm}U  
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 ExF6y#Y G<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h@J3+u<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nELY(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。 BU|)lU5)z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PP]7_h^ 2  
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。。。 C3~O6<,Jh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &UO/p/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) 93 =?^  
下面是修改过的unary_op V."cmtf  
_|{Z850AS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5g.K yj|  
class unary_op g ;X K3R  
  { GyV uQ51  
Left l; 3GrIHiC r  
  (B%[NC 6  
public : {XV 'C @B  
&q M8)2Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (M{>9rk8  
. BX*C  
template < typename T > TaF;P GjVw  
  struct result_1  QB !%  
  { _C19eW'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T7o7t5*  
} ; q s:TR  
/FjdcH=  
template < typename T1, typename T2 > <9c{Kt.5(  
  struct result_2 wk'&n^_br  
  { >CwI(vXn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eo6qC?5<  
} ; $LcMG,8%_  
}}bMq.Q'  
template < typename T1, typename T2 > qnqS^K,':  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z$%!H7w  
  { nzF2Waa-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \f=kQbM  
} G<]@nP{P  
f8G<5_!K_  
template < typename T > "'/+}xM"5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aj=-^iGG  
  { BkY#wJ'  
  return OpClass::execute(lt(t)); ab#z&jg!  
} BB_(!omq[  
OX?E3 <8`  
} ; L[<CEk  
='@ k>Ka+  
U#<{RqY  
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 irP*:QM  
好啦,现在才真正完美了。 :^`WrcOJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: FYb]9MX  
 4,?beA  
template < typename Right > 'I:_}q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bwu?DK  
  { IkxoW:L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `$FB[Z} &  
} DghqSL ^s  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =NSunW!  
d(Hqj#`-31  
AYfe_Dj  
s,l*=<  
BuUM~k&SY  
十. bind T0.sL9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P>^$X  
先来分析一下一段例子 "z= ~7g  
t:xTmK&vt  
8 qZbsZi4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O@w_"TJP/z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OMd:#cWsQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (+<66 T O  
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。 5=}CZYWB  
我们来写个简单的。 (f~}5O<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hZ.](rD  
对于函数对象类的版本:  kKY,&Fn-  
LabI5+g  
template < typename Func > F8M};&=*1r  
struct functor_trait cr?ZXu_  
  { edZBQmx+#  
typedef typename Func::result_type result_type; %(H' j@D[  
} ; ^NM>x Ienf  
对于无参数函数的版本: F+j"bhe  
Vr;>Im  
template < typename Ret > 7|"$YV'DM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JbMp /  
  { 8Qj1%Ri:U  
typedef Ret result_type; 9[DlJ@T}  
} ; ePxAZg$ `>  
对于单参数函数的版本: *)oBE{6D  
`B,R+==G:  
template < typename Ret, typename V1 > sGpAaGY>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fzAkUvo  
  { t2|0no  
typedef Ret result_type; /gex0 w  
} ; O7 yj<  
对于双参数函数的版本: r=p^~tuyxr  
WP=uHg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xg\unUHa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <7zz"R  
  { %b~ND?nn-  
typedef Ret result_type; NzN"_ojM  
} ; Zv?"1Y< L  
等等。。。 y{~tMpo<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I|;C} lfp  
W7{^/s5r  
template < typename Func > B|{E[]iK  
struct func_return oZdY0nh4  
  { (E~6fb "c  
template < typename T > ZS`Kj(D  
  struct result_1 8o.|P8%  
  { =.J cIT'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dP>FXgY  
} ; gv i!|!M=  
# @7 I  
template < typename T1, typename T2 > g_?Q3  
  struct result_2 )n[=)"rf  
  { DbtkWq%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6\ .LG4@LO  
} ; i9`-a/  
} ; $Il  
}wI +e Mr  
L>0Pur)[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D G&aFmC  
a=vH:D  
template < typename Func, typename aPicker > WGyPyG#Fl  
class binder_1 Dd-a*6|x  
  { Uv~|Xj4.  
Func fn; }([}A`@  
aPicker pk; BWB}bq  
public : %c%`< y<~L  
ZCMH?>  
template < typename T > 8 @RJ>  
  struct result_1 r`RLDN!`  
  { .RyuWh!5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1=`VaS  
} ; :h!'\9   
ou`KkY||  
template < typename T1, typename T2 > Lr= ^0  
  struct result_2 h-SKw=n  
  { 3\C+g{}e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2 !9Zw$  
} ; w@n}DCFt  
eZ0-O /_i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EB6X Yr  
7@m+ y  
template < typename T > %?[0G,JG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IYH4@v/#  
  { 5g$>J)Ry  
  return fn(pk(t)); mAJ'>^`^  
} Kb1@+  
template < typename T1, typename T2 > r:4]:NKCi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YD{N)v  
  { ?{5}3a bB`  
  return fn(pk(t1, t2)); u0g"x_3  
} L {&=SR.  
} ;  Vo%Z|  
c%(Nd i  
R|` `A5zQ  
一目了然不是么? A..`?oGj  
最后实现bind !,]c}Y{i  
[F(iV[n%  
:2')`xT  
template < typename Func, typename aPicker > zE?dQD^OD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BQ70<m2D$  
  { 4x@W]*i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  obPG]*3  
} }7P[%(T5  
p{ ``a=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GCv1x->  
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。 _>?.MUPB  
Q:T9&_|  
十一. phoenix 4?[1JN>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: joZd  
8pp;" "b  
for_each(v.begin(), v.end(), KGI <G  
( UIht`[(z  
do_ :Gx5vo  
[ W/~q%\M {  
  cout << _1 <<   " , " )UVekkq>Q  
] i->G {_gH  
.while_( -- _1), !@ y/{~Gu  
cout << var( " \n " ) i XGy*#>V  
) OPogH=vf  
); rR#wbDr5  
s B^ejH  
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: HS\'{4P  
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 bw+IH-b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "pH;0[r]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?1] \3nj  
w|*D{`O  
{LCKt/Z>P  
template < typename Cond, typename Actor > x~{W(;`!  
class do_while N%1nii  
  { vg _PMy\  
Cond cd;  x\VP X  
Actor act; bk a%W@Y%  
public : Fdq5:v?k  
template < typename T > !C^>tmqS  
  struct result_1 rq}xuSFI  
  { oEj$xm_}  
  typedef int result_type; x-4d VKE*z  
} ; v$5D&Tv  
{ 9\/aXPS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #TH(:I=[  
.C ,dV7  
template < typename T > b^P\Q s*m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H\9ePo\b~  
  { P_75-0G  
  do 036QV M$  
    { bqx2lQf,_  
  act(t); BlcsDB =ka  
  } YIb7y1\UM  
  while (cd(t)); 'm-5  
  return   0 ; Z5EII[=$o  
} ^gR~~t;@  
} ; ;lhW6;oI'  
P6=5:-Hh  
^),t=!;p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;W FiMM\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ez5>V7Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yMD0Tj5ZQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /V#? d  
下面就是产生这个functor的类: WORRF  
wByTNA7  
e#F3KLSL`  
template < typename Actor > %[azMlp<  
class do_while_actor *!3qO^b?  
  { pZt>rv  
Actor act; Hc8!cATQk  
public : J6rWe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b' ~WS4xlD  
U9awN&1([  
template < typename Cond > :QXKG8^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7+hc?H[&'  
} ; ua_,c\iL  
W%o! m,zFM  
A0v@L6m-O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2d  YU  
最后,是那个do_ Z J1@z.  
!:tr\L {  
I#7H)^us  
class do_while_invoker <JvYCWX`  
  { cjd-B:l  
public : S?VKzVDB.S  
template < typename Actor > 2t>>08T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~d ~oC$=TC  
  { B7o US}M  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2=1qmQE  
} @3FQMs4  
} do_; LW">9 ;n  
?wn <F}UH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OqmW lN.?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,6"[vb#*3  
最后来说说怎么处理break和continue $Q,]2/o6n  
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。 ;M\Cw.%![  
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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