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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B~t[Gy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =E10j.r  
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, [$AOu0J  
@eU5b63jM  
19.oW49Sw  
l.`f^K=8  
  class filler eY#_!{*Wn  
  { Z_}[hz$  
public : 2UJjYrm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y=spD^tM8  
} ; )=@ SA`J  
3}9c0%}F  
[/IN820t  
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: /7[X_)OG  
5T- N\)@  
c6_i~0W56  
\:@yfI@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~s4o1^6L  
yTwtGo&  
{Jn*{5tZ>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZI/Ia$O  
n+9rx]W,  
4%9 +="  
>0Gdxj]\  
二. 战前分析 0G}]d17ho  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nht?58  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (Ceq@eAlT  
t0-)\kXcA  
rI.CCPY~s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pRrokYM d  
  /* --------------------------------------------- */ CZ4Nw]dtR  
vector < int *> vp( 10 ); lZf=#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gyf9D]W  
/* --------------------------------------------- */ ]mSkjKw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S"skKh4w  
/* --------------------------------------------- */ Ti!<{>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yON";|*\m  
  /* --------------------------------------------- */ %MH!L2|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3yp?|> e  
/* --------------------------------------------- */ ,ctm;T1H+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5KIlU78  
j8#xNA  
xR`M#d5"  
!bg2(2z  
看了之后,我们可以思考一些问题: czu?]9;^ Z  
1._1, _2是什么? 4<(U/58a*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :7Jpt3  
2._1 = 1是在做什么? 0V[`zOO(o  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~"8D]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0P7sMCYu  
"s.]amC  
%.[jz,;)  
三. 动工 6Ud6F t6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Tw0GG8(c  
S&Szc0-|k  
gof'NT\c  
cypb 6Q_  
template < typename T > Wt 1]9{$  
class assignment z8-dntkf  
  { }$E341@  
T value; '%y5Dh  
public : @4xV3Xkf&C  
assignment( const T & v) : value(v) {} &&$,BFY4  
template < typename T2 > 9_ru*j\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2vh@KnNU  
} ; y13Y,cz~B  
@:%p#$V  
:HW\awv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J_eu(d[9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #WqpU.  
$z48~nu@ j  
=Owr l'@|T  
ScCA8JgY  
  class holder <TQ,7M4X  
  { |zCT~#  
public : Z;M th#  
template < typename T > !LAC_ b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qayM 0i>>  
  { (T 8In  
  return assignment < T > (t); U"L 7G$  
} \h48]ZjC`  
} ; 4];<` %  
67D{^K"KT  
[ @ASAhV^+  
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: V7(-<})8  
|9Pi*)E  
  static holder _1; ?(R !BB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =V>inH  
Da-U@e!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qLWM,[Og  
而不用手动写一个函数对象。 GJTakhj3  
Gr8%%]1!0  
CAa&,ZR  
v9 *WM3  
四. 问题分析 %Kzu&*9Hb  
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。 s8V:;$ !  
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。 W87kE?,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &qyXi[vw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vTsMq>%,<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V:<Z   
;6}> Shs  
五. 问题1:一致性 ^d@ME<mb  
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?| y%!zXK`cl]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S8k<}5  
RaC8Sq7hW  
struct holder t>}(` 0  
  { m(KBg'kQ  
  // DI0Wk^m  
  template < typename T > P{+,?X\  
T &   operator ()( const T & r) const T6nc/|Ot  
  { \5P 5N]]  
  return (T & )r; `R m<1  
} a3J' c  
} ; Z9q1z~qSQ  
k7kPeq  
这样的话assignment也必须相应改动: g#lMT%  
8DkZ @}  
template < typename Left, typename Right > `l?(zy:R  
class assignment "@YtxYTW-  
  { zK>}x=  
Left l; %:N;+1  
Right r; t03T1.:(Mg  
public : UK5u"@T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9c{T|+ ]  
template < typename T2 > 7G=Q9^J.H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^Eif~v  
} ; nSp OTQ  
e/b | sl  
同时,holder的operator=也需要改动: p]rV\,Yss  
3?Fe( !@  
template < typename T > uaqV)H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O`Y@U?^N  
  { M'nzoRk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wGgeK,*_  
} WDJ rN  
q{l %k  
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。 ^G14Z5.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Z.P0=  
NtNCt;_R7  
return l(rhs) = r; #xh M&X  
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。 !@>q^_Gez  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PQ2rNY6  
Ui'*$W]v  
template < typename Tp > C:.>*;?7  
class constant_t MIY`"h0*  
  { U>0bgL  
  const Tp t; \Nj#1G  
public : qOflvf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4+:'$Nw  
template < typename T > %-<6Z9otc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :cKdl[E4z  
  { X*M2 O%g`L  
  return t; 9^E!2CJ  
} 45H9pY w  
} ; ]fSpG\yU  
5!BW!-q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CYYo+5x  
下面就可以修改holder的operator=了 LtGjHB\+  
T%aM~dp  
template < typename T > _k#!^AJ}x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  S8O,{  
  { @w(X}q1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8On MtP  
} f^lhdZ\  
?3gf)g=  
同时也要修改assignment的operator() "sT)<Wc  
[WI'oy  
template < typename T2 > :Sn4Pg `Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cx&l0ZXHEX  
现在代码看起来就很一致了。 /4;Sxx-  
!Y 9V1oVf"  
六. 问题2:链式操作 vj|#M/3>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UkcH+0o  
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。 ^O!;KIe{g  
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。 o%*C7bU  
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。 55/)2B2J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eQ*zi9na  
P 1  
template < typename T > K^P&3H*(/n  
struct result_1 v6ei47-  
  { hFnUw2 6P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #e1iYFgS  
} ; *y', eB  
o5:md :\  
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: iU~xb ?,,  
tJ .Ln  
template < typename T > Jp= )L  
struct   ref Vi>P =i  
  { ez~u A4  
typedef T & reference; Mkr &30il[  
} ; dptfIBYc+  
template < typename T > G8'  
struct   ref < T &> /x<uv_"  
  { 'uF-}_ |  
typedef T & reference; *S?'[PS]1  
} ; \-sW>LIA  
yCuLo`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G cB<i  
(}s& 84!  
template < typename T > P=7X+}@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  smn~p/u  
  { LW#U+bv]Dq  
  return l(t) = r(t); Q(O0z3b  
} dnV&U%fO  
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。 gX*j|( r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U;0:@.q  
f:6F5G  
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 vy` lfbX@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?f6SKC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *9|p}q9n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PXML1.r$Q  
最后的布局是: (" +clb`  
                Add K_k'#j~*?  
              /   \ }R%*J  
            Divide   5 Z!*6;[]SfG  
            /   \ h50]%tp\  
          _1     3 P4.)kK.3q|  
似乎一切都解决了?不。 0/1=2E ^,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 CugZ!>;^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YT,yRV9#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hQ@#h`lS  
PHJHW#sv  
template < typename Right >  P1)87P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O*Y?: t  
Right & rt) const  \< dg  
  { *.KVrS<B1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CD5% iFy  
} EPR85[k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lBm`W]3T  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 sbhzER  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 KW3<5+w]c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G/#m. =t  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Lf%=vd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !\'H{,G  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6J@,bB jVz  
y%x:~.  
template < class Action > %nG>3.%  
class picker : public Action g4YlG"O[~  
  { PgA1:i&'  
public : *$`N5;7'`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [9V}>kS)  
  // all the operator overloaded #`!mQSK  
} ; s= 5 k7  
f=VlO d  
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。 oI'& &Bt  
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: o!U(=:*b  
g$zGiqzMK  
template < typename Right > l)~ U8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FP}I+Ys  
  { Ryh 0r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :U=3*f.{  
} qL`yaU  
w w[|| =  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fM|s,'Q1x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cvE)  
!3\$XK]5ZT  
template < typename T >   struct picker_maker [@JK|50|K  
  { d{t@+}0.u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {QaO\{J=  
} ; nC!]@lA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /GM!3%'=  
  { _}ii1fLv  
typedef picker < T > result; m#i4_F=^b  
} ; !]Qk?T~9-  
VBS}2>p  
下面总的结构就有了: 60 cQ3.e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *uf)t,%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  "\T-r2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =wW M\f`=  
至此链式操作完美实现。 S'W,AkT  
^suQ7#g  
=:zPT;K  
七. 问题3 >HRNB&]LdP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "Da-e\yA  
mpCu,l+lo  
template < typename T1, typename T2 > !8T04988j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x}Lj|U$r<X  
  { 3$q#^UvD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w{ |`F>f9  
}  8y  
D&I/Tbc  
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: !Ur.b @ke  
:T?WN+3  
template < typename T1, typename T2 > <66%(J>  
struct result_2 Lwx J:Kz.  
  { esE!i0%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %'_:#!9  
} ; }9W[7V?  
Ha/Qz'^S;  
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? .VNz( s  
这个差事就留给了holder自己。 MRK=\qjD  
    Y\WVkd(+G  
8~t8^eBg  
template < int Order > HeO&p@  
class holder; Yy 0" G  
template <> a^|9rho<  
class holder < 1 > 4lpcJ+:o  
  { iY?#R&  
public : )=X g  
template < typename T > wIR"!C>LE  
  struct result_1 \`["IkSg7  
  { tU2#Z=a  
  typedef T & result; LAnC8O  
} ; "S6";G^I  
template < typename T1, typename T2 > mSYm18   
  struct result_2 NqD Hrx  
  { ZzTkEz >  
  typedef T1 & result; V*fv>f:Yv  
} ; i2(v7Gef  
template < typename T > D29Lu(f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oF]]Pl{W  
  { O9_1a=M  
  return (T & )r; L@=$0p41;  
} q+oc^FD?@  
template < typename T1, typename T2 > 9ZU^([@D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (~{Y}n]s  
  { k'N``.  
  return (T1 & )r1; iu*&Jz)D>  
} febn?|@  
} ; RXcN<Y&  
j$XaO%y)  
template <> 0gW{6BtPWm  
class holder < 2 > $ (xdF  
  { &Wb"/Hn2  
public : 4%8den,|  
template < typename T > iymN|KdpaZ  
  struct result_1 Y/I)ECm  
  { %xG<hNw/  
  typedef T & result; |ka/5o  
} ; `{h)-Y``  
template < typename T1, typename T2 > IzUpkwN  
  struct result_2 ~8mz.ZdY  
  { .zt&HI.F  
  typedef T2 & result; i/'bpGrQ(  
} ; TI l 'Z7  
template < typename T > 6)?u8K5%r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NziCN*6  
  { s$fX ;  
  return (T & )r; czu9a"M>X  
} SJh~4R\  
template < typename T1, typename T2 > k[ D,du')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,.V<rDwN&  
  { 3<M yb  
  return (T2 & )r2; P*7G?  
} F:P2:s<d-  
} ; |?{V-L  
z_R^C%0k  
oOvQA W8`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u=W[ S)w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _4L6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R-NM ~gp  
: -#w  
return l(i, j) = r(i, j); LS9,:!$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f -F}~S  
;ZAwf0~  
  return ( int & )i; \n,L600`q  
  return ( int & )j; aZ_3@I{d`  
最后执行i = j; Lp(`m=;O  
可见,参数被正确的选择了。 5XHejHn>  
+ jwk4BU  
;UpJ_y)n8\  
^W:a7cMw  
c?_7e9}2  
八. 中期总结 d|Wqx7t]P  
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: L8h!%56s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0KgP'oWvY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K/N{F\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c;X,-Q9  
X-<,zRM  
j|Vl\Z&o)  
,'`yh|}G\  
u=v-,Tw  
cf"&22TQ+Z  
九. 简化 SDE+"MjBY  
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。 inO;Uwlv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l P=I0A-  
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: 5rck]L'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j_}:=3  
  +-*/&|^等 P%l?C?L  
2. 返回引用。 #CI0G  
  =,各种复合赋值等 y6d!?M(0U  
3. 返回固定类型。 g3[-[G^5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [[<TW}  
4. 原样返回。 e_|<tYx><  
  operator, rYdNn0mh k  
5. 返回解引用的类型。 62'9lriQ  
  operator*(单目) 8M,o)oH  
6. 返回地址。 WLj]EsA.  
  operator&(单目) Fs4shrt  
7. 下表访问返回类型。 M_%KhK  
  operator[] d@{12 hq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KyVzf(^  
  operator<<和operator>>  {p/Yz#  
9%NsW3|  
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。 0vSPeZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K*DH_\SPK  
;-py h(  
template < typename Left > 0<@['W}G  
struct value_return qQDe'f~  
  { GU/P%c/V  
template < typename T > -A<@Pg  
  struct result_1 (Ytr&gh;0  
  { fm^`   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _)= e`9%  
} ; &XcPHZy'  
Nk\ni>Du3  
template < typename T1, typename T2 > kBC$dW-  
  struct result_2 l\AdL$$Mb  
  { 9RJ#zUK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,GVX1B?  
} ; 6U8esPs,  
} ; m5N,[^-  
r7_%t_O|IL  
mUP!jTF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RiR],Sj  
Fyw X  
下面我们来剥离functor中的operator() L#a!fd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P~!,"rY  
l(Hz9  
return l(t) op r(t) %$o[,13=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]5a3e+  
return op l(t) jGkDD8K [  
return op l(t1, t2) fCY??su*   
return l(t) op N& F.hi$_  
return l(t1, t2) op 7DK}c]js  
return l(t)[r(t)] L58H)V3Pn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] + (:Qf+:  
#0h}{y E  
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: @,,G]4zZ!  
单目: return f(l(t), r(t)); dB#c$1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4Lk<5Ho  
双目: return f(l(t)); L|#0CRiN  
return f(l(t1, t2)); *u|1Z%XO  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;?iu@h  
(r?hD*2r  
struct meta_divide 9\Ff z&  
  { T<Y*();Zo  
template < typename T1, typename T2 > F%lC%~-qh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5-fASN.Lx  
  { 5o4KV?"  
  return t1 / t2; IOxtuR  
} \5<Z[#{  
} ; /=za m3kd  
k&5T-\q  
这个工作可以让宏来做: Z VdQ$  
,37<F XX,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DEkv,e  
template < typename T1, typename T2 > \ 32aI0CT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l-c:'n  
以后可以直接用 eF7I 5k4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q6E 'W" Q  
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 VR"le&'z"  
(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。。。) ;m.6 ~A  
0'A"]6  
aYk: CYQ  
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 V,& OO  
9vDOSwU*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qo \9,<  
class unary_op : public Rettype \@h$|nb  
  { jzpDKc%  
    Left l; jp4-w(  
public : pd,d"+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ()Wu_Q  
$Q'LDmot  
template < typename T > "B +F6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1K|F;p  
      { ct,;V/Dx  
      return FuncType::execute(l(t)); ?9eiT:2  
    } Br<lP#u=G  
)@Y< <9'2  
    template < typename T1, typename T2 > Qof%j@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >tMI%r  
      { Hiwij,1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =tA;JB  
    } ~9k E.  
} ; "G*$#  
8n2;47 a  
"D4% A!i  
同样还可以申明一个binary_op 9qGba=}Ey  
w3b?i89  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WQ:Y NmQ1p  
class binary_op : public Rettype Zi\ex\ )5  
  { g__s(  IJ  
    Left l; =\5f_g2M  
Right r; :?ZrD,D  
public : ]^wr+9zd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @\oZ2sB  
3gJZlH5IR  
template < typename T > T <k;^iqR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >e.KD) qA  
      { y#`;[!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b-<@3N.9]  
    } !vK0|eV3  
Rq?t=7fX)  
    template < typename T1, typename T2 > 8a8D0}'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -nUK%a"(D  
      { SE i\H$ !  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (OwGp3g  
    } XMP4YWuVc  
} ; 69:-c@ L0  
Xj30bt  
.tHc*Eh  
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;;d#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S fY9PNck\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {<}Hut:a  
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。 } C/+zF6q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #< :`:@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。。。 +`mI\+y,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *h).V&::O  
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) !5[SNr3^  
下面是修改过的unary_op ]8$H'u(C  
s?9Y3]&+&M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /yx)_x{  
class unary_op [,ulz4"  
  { \x4:i\Fx@  
Left l; f TK84v"7_  
  z`Nss o=  
public : cud9oJ-=;  
>RJ&b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DNqC*IvuzM  
%WmTG }L)  
template < typename T > p_JWklg^  
  struct result_1 H~Uy/22aQy  
  { i<tJG{A=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HmU6:8V *Z  
} ; uD{ xs  
4 540Lw'A  
template < typename T1, typename T2 > 6 A#xFPYY{  
  struct result_2 ,BGUIu6  
  { ){eQ.yW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BOy&3.h5?  
} ; 2cGiE{  
9OY ao  
template < typename T1, typename T2 > O kT@ _U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {%y|A{}c  
  { _T8S4s8q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D8Mq '$-  
} O%F*i2I:+k  
~MYE8xrId  
template < typename T > sD{Wc%5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q uw|KL  
  { nf&5oE^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7ju38@+  
} \>n[x; $  
VUHf-bKl  
} ; T 7qHw!)  
$bZ-b1{c C  
#O8=M(- V  
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 \\Q){\S  
好啦,现在才真正完美了。 B/n~ $  
现在在picker里面就可以这么添加了: F :Ps>  
S}]B|Q  
template < typename Right > ?q2Yk/P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +$2`"%nBG  
  { Zv-1*hhHf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mDD96y  
} o>Dd1 j  
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。 ryA+Lli.  
xpwy%uo  
e:.?T\  
&uBf sa$  
oJ" D5d,  
十. bind ZB/1I;l`c  
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。 zzW$F)X  
先来分析一下一段例子 +|5 O b  
l7@cov  
&1`Y&x:p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WQD:~*C:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wyeb1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YmjA!n  
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。 G8/q&6f_  
我们来写个简单的。 ssoE,6kS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W@'*G*f  
对于函数对象类的版本: -:J<JX)o  
fH:S_7i  
template < typename Func > \n^[!e"`  
struct functor_trait Q |S>C%4?  
  { =20 +(<  
typedef typename Func::result_type result_type; C=cn .CX  
} ;  y}|E)  
对于无参数函数的版本: A^LS^!Jz  
8IBr#+0  
template < typename Ret > 9nFWJn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ L>M-D4o  
  { NPM2qL9&J  
typedef Ret result_type; yaWY>sB  
} ; 7-}5 W  
对于单参数函数的版本: Ld/6{w4ir  
S{f,EBE  
template < typename Ret, typename V1 > k#8`996P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4*5e0:O  
  { {9x>@p/  
typedef Ret result_type; r ) _*MPY  
} ; zpeCT3Q5O  
对于双参数函数的版本: \+l_H4\`K  
de.f?y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M7 k WJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s@y;b0$gk  
  { t+]1D@hv  
typedef Ret result_type; _9p79S<+  
} ; #Er"i  
等等。。。 :eJJL,v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cg`lQY U  
y'>JT/Q5  
template < typename Func > !y'>sAf  
struct func_return F[!%,-*  
  { ?K:. Pa  
template < typename T > k_zn>aR$F  
  struct result_1 Z2H bAI8  
  { U?5lqq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -o{ x ;:4  
} ; s8P3H|0.-  
hN]l $Ct  
template < typename T1, typename T2 > hiA\~}sl n  
  struct result_2 }Q]-Y :  
  { op9vz[o#4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =l${p*ABQ  
} ; wAX;)PLg  
} ; Fu5Y<*x  
fiD,HGx i  
lcjOBu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7DoU7I\u  
HX}B#T  
template < typename Func, typename aPicker > ,r]H+vWS  
class binder_1 +'MO$&6  
  { y,ub*-:  
Func fn; 'd&d"E[  
aPicker pk;  G +41D  
public : c_M[>#`  
M"/Jn[  
template < typename T > q5z^y(Sv  
  struct result_1 B7|%N=S%/  
  { #W3H;'~/5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ``$$yS~d};  
} ; WG,1%=M@  
@U1|?~M%s  
template < typename T1, typename T2 > [6JDS;MIN  
  struct result_2 cg17e  
  { y%61xA`#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D M+MBK  
} ; _5~|z$GW  
Fw{@RQf8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SG|AJ9  
ecoI-@CAI  
template < typename T > H@$K /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [MwL=9;!H  
  { a=A12<  
  return fn(pk(t)); 0a8\{(w  
} *ls6k`ymL  
template < typename T1, typename T2 > pV  u[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c$2kR:  
  { <PuY"-`/Oc  
  return fn(pk(t1, t2)); V4ePYud;^  
} etiUt~W  
} ; gT$WG$^i  
lnyq%T[^  
3'`&D/n  
一目了然不是么? zF[Xem  
最后实现bind Q[K$f%>  
ol/@)k^s>  
R8u8jG(4  
template < typename Func, typename aPicker > 'iZwM>l\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hp(MKfhH  
  { )D6 i {I0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U+ ik& R#  
} MZ-;'w&Z  
5CN=a2&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |gP)lR  
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。 #<9'{i3  
g_P98_2f.k  
十一. phoenix 9ck"JMla  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gL&w:_  
|^UQVNJ  
for_each(v.begin(), v.end(), w`f66*@Q1  
( P[q>;Fx*  
do_ z[QDJMt>  
[ JkT!X  
  cout << _1 <<   " , "  ov,  
] L%5y@b{AR  
.while_( -- _1), \-6y#R-B  
cout << var( " \n " ) Sq_.RU  
) T5ky:{Y(  
); m)pHCS  
h~Z &L2V  
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: ?zutU w/m  
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 mkyYs[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f['lY1#V1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e4Y+u8gT  
> TCit1yD  
s-Yu(X2  
template < typename Cond, typename Actor > K g#Bg##  
class do_while RxJbQs$Ph  
  { hf9i%,J  
Cond cd; Y_ne?/sZE  
Actor act; NdLe|L?c  
public : {[Ri:^nHgL  
template < typename T > P (7el  
  struct result_1 h'h8Mm  
  { Khi6z&B  
  typedef int result_type; 5p!{#r6m  
} ; (VN'1a (  
R+uZi~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L,#YP#O,j  
lN5PKsGl  
template < typename T > Ce<z[?u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RPeH[M^  
  { J0R{|]W8  
  do .Er+*j;&w  
    { FN!?o:|(  
  act(t); L{>rN`{  
  } !=.y[Db=  
  while (cd(t)); !] uB4  
  return   0 ; [Ca''JqrA  
} v mkiw1  
} ; ]Bf1p  
DPW^OgL;  
NkBvN\CQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =GP L>a&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8h|}Q_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^znUf4N1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Wq}6RdY$ZA  
下面就是产生这个functor的类: }\8-&VoY#X  
Wll0mtv  
[olSgq!3  
template < typename Actor > g_l-@  
class do_while_actor 6vNn;-gg.  
  { dPpQCx f  
Actor act; l{8O'4;  
public : Z*q&^/N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h+H+>,N8`  
 8(K:2  
template < typename Cond > 1:T"jsWw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !f AvxR  
} ; HX| p4-L  
7oIHp_Zq  
p{GO-gE@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -;"A\2_y  
最后,是那个do_ gfAWN  
:/][ n9J^  
Ofoh4BL'1@  
class do_while_invoker Kzq^f=p  
  { !WlL RkwO  
public : ~e[qh+  
template < typename Actor > y7 #+VF`xf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {_\dwe9  
  { /[>_Ry,  
  return do_while_actor < Actor > (act); K-Pcew^?  
} AdDR<IW  
} do_; *!`&+w  
"\;n t5L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .tfal9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p(GI02|n  
最后来说说怎么处理break和continue X~o;jJC  
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。 b9?Vpu`?  
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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