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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jej|B#?`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M &`ZF  
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, 8w1TX [b  
WeyH;P=  
; ^+#  
8>^(-ca_  
  class filler C><]o  
  { .,Q j3  
public : aDEz |>q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >SRUC  
} ; Tk~RT<\Ab+  
>Y,3EI\  
,Vb;2  
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: GZJIIP#  
l{q$[/J~)  
Z9P rw/8P  
s+#|j;V<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .G-F5`2I  
PL vz1}ts  
FyD^\6/x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6G2s^P1Dl@  
Ip c2Qsa  
S%+,:kq  
YdsY2  
二. 战前分析 LF o{,%B  
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。 'lmZ{a6  
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 { a2Y7\C/  
4cZig\mE;  
w1Ar[ P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); },1**_#<Br  
  /* --------------------------------------------- */ vn oI.;H,  
vector < int *> vp( 10 ); dLA'cQId  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Qa*?iD  
/* --------------------------------------------- */ _D{zB1d\0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @ qFE6!  
/* --------------------------------------------- */ K&1o!<|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u=j|']hp#&  
  /* --------------------------------------------- */ 2hB';Dv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O5}/OH|j  
/* --------------------------------------------- */ gFO|)I N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iMgfF_r  
r(UEPGu|~l  
<(|No3jx  
}m '= _u  
看了之后,我们可以思考一些问题: oh%kuO T[  
1._1, _2是什么? $E=t6WvA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P "S=RX#+  
2._1 = 1是在做什么? >)5=6{x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2 uuI_9 "^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >y P`8Oq[  
2kv%k3 Q{  
.-kqt^Gc  
三. 动工 PqOy"HO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5<0d2bK$  
\)?mIwo7~  
L|sWSrqd  
Ub1?dk   
template < typename T > Y-8qAF?SJ]  
class assignment 5Gj?'Wov9  
  { _-NS-E  
T value; XBJ9"G5  
public : R<r"jOd]  
assignment( const T & v) : value(v) {} L,@O OBD  
template < typename T2 > c k~gB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >)Ih[0~M  
} ; ONx|c'0g  
,!`94{Ggv  
]U :1N C"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p(2j7W-/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,H{ /@|RW  
6k#H>zY,  
Ef fp^7 3  
F~Kd5-I@  
  class holder mtfyhFk  
  { to0tH^pD  
public : %9_wDfw~  
template < typename T > jgiP2k[Xom  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !;Mh5*-  
  { ETu7G5?  
  return assignment < T > (t); o?G^=0T  
} +B*8$^,V)  
} ; >$.u|a  
Q@3.0Hf|{  
wf7<#jIq  
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: `[+9n2j  
9"yBO`  
  static holder _1; q.(p.uD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <`dF~   
qZ!1>`B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \!UNa le  
而不用手动写一个函数对象。 S"|sD|xOb  
&77]h%B >  
ivdw1g|)h  
{Y5h*BD>  
四. 问题分析 my#qmI  
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。  FNZB M  
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。 _/[n/"gn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l<<G". ?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1B3,lYBM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UI~ENG  
0XlX7Sk+  
五. 问题1:一致性 i '!M<>7  
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?| Ow\9vf6H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >l$vu-k)~4  
~L(_q]  
struct holder bw*@0;  
  { oH+UuP2a-J  
  // YQR*?/?a  
  template < typename T > RJs_ S  
T &   operator ()( const T & r) const (4V1%0  
  { T0_9:I`&  
  return (T & )r; wAHb 5>!  
} syh0E= If_  
} ; |-7<?aw"  
GS{:7%=j  
这样的话assignment也必须相应改动: 6RZ[X[R[}  
v)JQb-<  
template < typename Left, typename Right > \h^bOxh  
class assignment hMJ \a  
  { )!dELS \ix  
Left l; <.3@-z>w2,  
Right r; tC+9W1o  
public : b* Ipg8n+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<Z7 K @  
template < typename T2 > a73b/_zZ=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^&uWAQohL  
} ; 3w )S=4lB  
i:#R U^R  
同时,holder的operator=也需要改动: ilK8V4k<T)  
|PN-,f{-  
template < typename T > |xzqYu?o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2W pe( \(  
  { EpGe'S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8O{]ML  
} :0T]p"y4  
?HIc=  
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。 `n-e.{O((  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u2<:mu[|P  
v%3)wD  
return l(rhs) = r; ;lGa.RD[a  
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$rJW m5H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M;MD-|U  
_| 8"&*T^  
template < typename Tp > *Oz5I  
class constant_t h Zlajky  
  { (p} N9n$  
  const Tp t; r"fu{4aX  
public : ;_j\E(^%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .WL507*"Ce  
template < typename T > w & RpQcV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BHj]w*Ov  
  { F__>`Do l  
  return t; mS~3QV  
} `M>{43dj  
} ; H@IX$+;z  
U7crbj;c)d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 any\}   
下面就可以修改holder的operator=了 B_cn[?M  
W&06~dI1!  
template < typename T > _;01/V"q6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q,\lS  
  { KvilGh10  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8gC(N3/E"  
} ]^ O<WD  
3UC8iq*  
同时也要修改assignment的operator() 2L<TqC{,-  
]VJcV.7`  
template < typename T2 > 4 d]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6%S>~L66  
现在代码看起来就很一致了。 ^ioTd  
uFdSD  
六. 问题2:链式操作 \((>i7C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^J% w[FE  
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。 #UND'c(5  
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。 kj0A%q#'}  
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。 U}A+jJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r~s03g0  
l"*>>/U k  
template < typename T > He!0&B\7h  
struct result_1 Xkv>@7ec  
  { #gN{8Yk>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]Vwky]d  
} ; Zt!l3(*tt  
W>@%d`>o5  
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: L0&!Qct  
V$v;lvt^Uq  
template < typename T > T)C  
struct   ref Fah}#,  
  { "\_}"0 H  
typedef T & reference; M.OWw#?p:_  
} ; 5 h{Hf]A  
template < typename T > |e< U%v  
struct   ref < T &> It_yh #s  
  { t*}<v@,  
typedef T & reference; 8=nm`7(]  
} ; }p- %~ Y  
5Rec}H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RmNF]"3%  
vY;Lc   
template < typename T > JR<R8+@g_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PPq*_Cf  
  {  %ANPv=  
  return l(t) = r(t); r*p%e\ 3  
} NX=dx&i>+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 b&_p"8)_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oNCDG|8z  
fGe{7p6XV*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i'5bPW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2Qk\}KWs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (/KF;J^M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &0C!P=-p  
最后的布局是: i{e<kKh  
                Add (Iq\+@xE=  
              /   \ 33;|52$  
            Divide   5 ;q^YDZ'  
            /   \ kXjpCtCu  
          _1     3 G/ ^|oJ/G  
似乎一切都解决了?不。 l|up3A3)  
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。 L+kS8D<  
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。 a0LX<}   
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: T]zjJwa  
g1{wxBFE  
template < typename Right > #xo&#FIH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (@#Lk"B  
Right & rt) const +es6c')  
  { %4-pw|':  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hBqu,A  
} U&/S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >S3 >b  
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。 <A&R%5Vs  
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。 *oWzH_  
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。 =N0cz%  
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。 =~S   
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? o{Ep/O`  
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: uJ y@  
$Yxy(7d7w  
template < class Action > d!X?R}  
class picker : public Action ]s S oIT  
  { 2M1mdkP3  
public : ky%%H;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .R"L$V$RU.  
  // all the operator overloaded A&7jE:Ew  
} ; `&6]P:_qp  
puyL(ohem  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j w462h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >k#aB.6  
{2Ibd i  
template < typename Right > ;5l|-&{@*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x}[` -  
  { 6qDD_:F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NNdS:(  
} #e=^-yE  
!58JK f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~S6N'$^  
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。 CYu8J@(\~g  
%G SSy_c  
template < typename T >   struct picker_maker =+L>^w#6=  
  { R{B~Now3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U,S286  
} ; p[GyQ2k)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <am7t[G."  
  { KAzRFX),  
typedef picker < T > result; TDGzXJf[  
} ; Y|~>(  
[)u(\nfGX  
下面总的结构就有了: zK92:+^C   
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。 "8]170  
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。 c 1GP3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sJlKN  
至此链式操作完美实现。 A%O#S<sa  
E=QQZ\w  
/{va<CL  
七. 问题3 /0uinx  
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。 eH8.O  
jYF3u0 )  
template < typename T1, typename T2 > @ $R a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;$Jvqq|T  
  { q}i87a;m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y^rg%RV  
} !/zj7z !  
 B" z5j  
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: hH/ O2  
?0a 0 R  
template < typename T1, typename T2 > g < o;\\  
struct result_2 VLN3x.BY  
  { g-}sVvM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hzb|:  
} ; ~dLZ[6Z  
nSiNSLv  
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? ZM?r1Z4  
这个差事就留给了holder自己。 }"Cn kg  
    v],DBw9  
>cb gL%  
template < int Order > WXU6 J?tIm  
class holder; F! e`i-xt  
template <> t@n (a  
class holder < 1 > U'G`Q0n  
  { QEKFuY<E+  
public : h)vTu%J:  
template < typename T > xn8B|axB  
  struct result_1 LH;G :  
  { 8|GpfW3p 2  
  typedef T & result; W V U9NmvE  
} ; gi>_>zStv  
template < typename T1, typename T2 > &L]*]Xz;  
  struct result_2 !y?hn$w0  
  { #O+]ydvT  
  typedef T1 & result; #^ #i]{g  
} ; Z B&Uhi  
template < typename T > Rp*t"HSaAW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~2431<YV  
  { PEIr-qs%D  
  return (T & )r; BkfBFUDQ  
} !e `=UZe1  
template < typename T1, typename T2 > <GRf%zJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9A(K_d-!H  
  { Nk4_!  
  return (T1 & )r1; UD`Z;F  
}  &7&*As  
} ; 6DW|O<k^j  
CF"3<*%x  
template <> ""^BW Re D  
class holder < 2 > {;DZ@2|  
  { Dys"|,F  
public : 2*YXm>|1  
template < typename T > e~;)-Z  
  struct result_1 L? +|%[  
  { #>B1$(@  
  typedef T & result; pH%c7X/[3L  
} ; MA# !<b('  
template < typename T1, typename T2 > sLp LY1X  
  struct result_2 rC `s;w  
  { oJT@'{;*z  
  typedef T2 & result; B [ ka@z7  
} ; ]#.&f]6l  
template < typename T > &X,)+ b=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %iC63)(M  
  { y03a\K5[KQ  
  return (T & )r; O Zm[i H  
} D  .R  
template < typename T1, typename T2 > s'Gy+h.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Cj#bUw  
  { i6 ?JX@I  
  return (T2 & )r2; guXpHF=  
} {OrE1WHB  
} ; RsfT Ub)<  
5udoZ >T  
F$ p*G][  
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> >。  89=JC[c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ec*7n6~9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O>5u5n  
NOp=/  
return l(i, j) = r(i, j); &(^u19TKl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X]"OW  
-xIhN?r)  
  return ( int & )i; uN3J)@;_  
  return ( int & )j; `1<3Hu_  
最后执行i = j; ,ri--<  
可见,参数被正确的选择了。 TbAdTmW  
XPo'iI-  
igj@{FN  
*"{Z?< 3  
c.A/{a  
八. 中期总结 b\m( 0/x  
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: kdPm # $-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w!w _`7[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6FIoWG"x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "gajBY  
~.`r(  
Ny7=-]N4{"  
nL 07^6(  
OVSq8?L  
&\` a5[  
九. 简化 qq3Qd,$Z  
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。 U]EuDNkO{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zRE8299%z  
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: UA4d|^ev  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4?M3#],'h  
  +-*/&|^等 Xb:BIp!e  
2. 返回引用。 fA0=Y,pzv  
  =,各种复合赋值等 JgKZ;GM:W  
3. 返回固定类型。 NV(4wlh)y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eEGcio}_I9  
4. 原样返回。 ,W8Iabi^  
  operator, IBNQmVRrI  
5. 返回解引用的类型。 TIWLp  
  operator*(单目) %<#3_}"T|  
6. 返回地址。 ^*ez j1  
  operator&(单目) @:QdCG+  
7. 下表访问返回类型。 (My$@l973  
  operator[] )u)$ `a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a:^ Gr%  
  operator<<和operator>> G$|;~'E  
UQ?OD~7  
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。 [67E5rk-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6 %k+0\d  
8Y~=\(5>  
template < typename Left > Cm<j*Cnl  
struct value_return S}Y|s]6  
  { {r2|fgi  
template < typename T > zpr@!76  
  struct result_1 C9Z\G 3  
  { n.XhK_6n]M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4J 51i*`  
} ; dtnet_j  
^C)TM@+  
template < typename T1, typename T2 > -YjgS/g  
  struct result_2 [gns8F#H\  
  { Y0fO.k#C^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !a&SB*%^I3  
} ; #!u51P1  
} ; $EGRaps{j>  
chMc(.cN0  
fDEu%fUYZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }Wche/g`  
3) c K*8#  
下面我们来剥离functor中的operator() PWN'.HQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;, v L  
P9TBQW2G{  
return l(t) op r(t) ^0tf1pV2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L8]{B  
return op l(t) zPh\3B  
return op l(t1, t2) 5H :~6z  
return l(t) op =_m9so  
return l(t1, t2) op `=}UFu  
return l(t)[r(t)] l*\~ew   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6^IqSNn-  
} B9~X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P&%eIgAOL  
单目: return f(l(t), r(t)); "(\) &G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jy(+ 0F  
双目: return f(l(t)); mh#FY Sp  
return f(l(t1, t2)); KA-/k@1&  
下面就是f的实现,以operator/为例 9kX=99kf[  
=e!l=d|/  
struct meta_divide )dIfr  
  { g?[& 0r1  
template < typename T1, typename T2 > Ph+X{|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oAZF3h]po  
  { lHKf#|  
  return t1 / t2; -?YTQ@ W  
} 5%Oyvt]}2  
} ; yB4H3Q )  
o!toO&=  
这个工作可以让宏来做: :IVk_[s  
8hKP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6snOMa GRu  
template < typename T1, typename T2 > \ ;w6fM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gl8&FrR  
以后可以直接用 O%JsUKV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EwD3d0udL  
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 `kNi*I^  
(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。。。) "rx^M*"  
^K.u ~p   
phgexAq  
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 6vgBqn[  
5`E`Kb+@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N=T.l*8  
class unary_op : public Rettype EY)Gi`lK  
  { a%T -Z.rd  
    Left l; gM3]%L_  
public : 2T@L{ql  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1O7]3&L@  
0Ws;|Yg  
template < typename T > ;;?vgrz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ```d:f  
      { 1X::0;3  
      return FuncType::execute(l(t)); 7k] RO  
    } ?AnjD8i  
2<'`^AO@  
    template < typename T1, typename T2 > e`Co,>W/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?jri!]ux#  
      { *!g 24  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;Rhb@]X  
    } ms}f>f=  
} ; @GG(7r\/B  
V\6(d  
<8rgtu!VU  
同样还可以申明一个binary_op G` ,u40a  
3$c(M99r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ok`]:gf  
class binary_op : public Rettype [6; N3?+  
  { 69C8-fF0[I  
    Left l; hI|/>4<  
Right r; ,{?q^"  
public : &:c:9w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F<Hqo>G  
4L5o\'X  
template < typename T > ieo|%N{'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F&QTL-pQW  
      { 3ar=1_Ar  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K DYYB6|  
    } {)V?R  
>*dQqJI  
    template < typename T1, typename T2 > kDzj%sm!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *me,(C  
      { xMD rE?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *O@sh  
    } 4E=0qbt8  
} ; "v(G7*2  
a`H\-G  
FUaI2  
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 +7Yu^&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hCzjC|EO~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _i3i HR?  
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。 ,0!uem}1i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l80bHp=  
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。。。 8p (!]^z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fokwW}>B[f  
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) fyI_  
下面是修改过的unary_op D@8jGcz62  
b'velj3A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RT% x&j  
class unary_op V: ^JC>6  
  { aje^Z=]  
Left l; ;rd6ko  
  \bhOPK>w  
public : 9~@<-6jE3b  
J &!B|TS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )YuRjBcp,"  
+}Xr1fr{jw  
template < typename T > (/"thv5vT{  
  struct result_1 Bvz62?  
  { Wk@ eV\H71  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BlXX:aZv  
} ; /7bw: h;  
NQ? x8h3  
template < typename T1, typename T2 > n0_B(997*  
  struct result_2 Nd`HB=ShJ  
  { R0%?:! F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $`|5/,M%QN  
} ; -#Np7/  
I(pb-oY3!I  
template < typename T1, typename T2 > D7)(D4S4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W1v CN31  
  { #wr2imG6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SO`dnf  
} U\Ct/U&A?  
< CDA"  
template < typename T > z^r |3;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |K%}}g[<e;  
  { (@ "=F6P  
  return OpClass::execute(lt(t)); v"rl5x  
} vF"c  
5^yG2&>#  
} ; 7Yuk  
@7-=zt+f  
uJgI<l'|e3  
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 hp*<x4%*a"  
好啦,现在才真正完美了。 rJu[ N(2k  
现在在picker里面就可以这么添加了: "Nbos.a]5  
Z | We9%  
template < typename Right > !Cw!+fZ\l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *vYn_wE  
  { MSl&?}Bj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `\!X}xiWd  
} qU#$2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G*B$%?n  
/|?F)%v\  
hyfR9~  
wxj>W[V  
cf)J )  
十. bind t:>x\V2m  
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。 y_*n9 )Ct  
先来分析一下一段例子 8W;2oQN7  
3L>d!qD  
Ox^:)ii  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3YW=||;|Yg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p #bhz5&/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %nWe,_PjD  
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。 ~AQ>g#|%  
我们来写个简单的。 lV\lj@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &'s^nn]  
对于函数对象类的版本: 8V-,Xig;`  
$Z ]z  
template < typename Func > >B_n/v3P(M  
struct functor_trait #|Oj]bd(=  
  { nd:E9:  
typedef typename Func::result_type result_type; 4}i*cB `  
} ; H-(q#?:  
对于无参数函数的版本: )Vg2Jix,]  
gz;&u)  
template < typename Ret > "mOI!x f@a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x` 2| }AP(  
  { `}gdN};  
typedef Ret result_type; 4=xq:Tf  
} ; "b]#MO}P  
对于单参数函数的版本: dCeX}Z  
e0 u,zg+m  
template < typename Ret, typename V1 > ]9*;;4M g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `XW*kxpm  
  { KXf<$\+zO  
typedef Ret result_type; ^O)ve^P  
} ; mRwT_(;t  
对于双参数函数的版本: ^P?vkO"pB?  
WS:5MI,OL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W`rMtzL5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *"cD.)]#2  
  { XKqK<!F  
typedef Ret result_type; MS*G-C  
} ; WhFS2Jl0  
等等。。。 rA1q SG~c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *P!s{i  
]CX[7Q+'  
template < typename Func > 6):Xzx,  
struct func_return l}rS{+:wK  
  { blahi]{Y9  
template < typename T > #r<?v  
  struct result_1 Y%Ieg.o  
  { 7J|&U2}c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |TTS?  
} ; X3wX`V}  
'e@=^FC  
template < typename T1, typename T2 > _dU8'H  
  struct result_2 x6;j<m5Mjx  
  { g?G+dnl/8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J#Z5^)$  
} ; zE|Wn3_sd  
} ; c2*`2qK#  
7LCp7$Cp  
]6&$|2H?Ni  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c #lPc>0xb  
T5|c$doQ  
template < typename Func, typename aPicker > L9FHgl?  
class binder_1 hO#t:WxFI  
  { he$XLTmr:  
Func fn; X}cZxlqc  
aPicker pk; uLk]LT  
public : Qx)Jtb0`V  
fP[& a9l  
template < typename T > !%PWig-  
  struct result_1 |c2 xy  
  { <G ~>~L.E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j U[ O  
} ; a{'Z5ail  
@I-Lv5  
template < typename T1, typename T2 > v,OpTu:1  
  struct result_2 u6Je@e_!  
  { --fFpM3EvS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1J}8sG2`  
} ; QI}E4-s8  
>&S0#>wmyG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~AZWds(,N  
nfdq y)  
template < typename T > }BJX/, H,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G7@ O`N8'  
  { &:5\"b  
  return fn(pk(t)); tX%`#hb?s  
} k?6z_vu  
template < typename T1, typename T2 > =IjQ40W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z@Hp,|Vy[  
  { [/ M`  
  return fn(pk(t1, t2)); j_cs;G: "  
} U@F)2?  
} ; "TS  
H'=(`  
+jP~s  
一目了然不是么? WYrI|^[>  
最后实现bind 6#e::GD  
lfN~A"X  
Sw[{JB;y,  
template < typename Func, typename aPicker > ,Hn^z<f   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p'94SXO_  
  { RA O`i>@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &miexSNeF  
} [10zTU`  
en*d/>OVJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k`{7}zxS  
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。 ]; Wx  
o<i,*y88  
十一. phoenix fc_2D|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z=7|{G  
fJAnKUF)  
for_each(v.begin(), v.end(), *|#T8t,}n  
( G?c-79]U  
do_ GV.A+u  
[ I97yt[,Yy  
  cout << _1 <<   " , " <Fz~7WVd  
] (C;I*cv  
.while_( -- _1), HQP}w%8x  
cout << var( " \n " ) a>O9pX  
) Q]/Uq~m C  
); cD|Htt"  
M<PIeKIEB  
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: "KX=ow#z|  
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 IuF_M<d,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nes=;%&]G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _PFnh)o  
2i{cQ96  
Iq7}   
template < typename Cond, typename Actor > aUHcYc\u  
class do_while PxS4,`#~  
  { '(Gi F  
Cond cd; .xhK'}l[  
Actor act; X1{[}!  
public : B~ S6R  
template < typename T > %V9ZyQg%*  
  struct result_1 <_Z:'~Zp  
  { 7Z ;?b0W  
  typedef int result_type; ^O(=Vry  
} ; {--0 z3n>  
U6E\AvbRn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0|&\'{  
8lF\v/vN  
template < typename T > 1NQbl+w#I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lKWPTCU  
  { [u}(57DS  
  do 7\]E~/g  
    { 7/7Z`  
  act(t); ;5-r_D;9  
  } "tFxhKf  
  while (cd(t)); P 3MhU;  
  return   0 ; ~lNsa".c  
} 0:0NXVYs&  
} ; D:^$4}h f  
WrPUd{QM  
WQ yLf;!Lz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wNFz*|n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <fCKUc  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 eW5SFY.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Q+4tIrd+  
下面就是产生这个functor的类: h$eEn l}  
/~*_x=p:  
jZ`;Cy\<B  
template < typename Actor > v>z tB,,9  
class do_while_actor 76hOB@  
  { 3 rLTF\  
Actor act; `w I/0  
public : !Z VU,b>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )i+2X5B`S  
`qJw|u>YpJ  
template < typename Cond > !EUan  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sf&]u;^DY  
} ; V%$/#sza  
A_Frk'{qhB  
{uzf"%VtP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U9b?i$  
最后,是那个do_ ~4"qV_M  
Y0eE-5F,  
4pw6bK,s2\  
class do_while_invoker D %Xo&V[  
  { quY:pqG38q  
public : MSf;ZB  
template < typename Actor > KYzv$oK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F:x [  
  { h=;{oY<V)?  
  return do_while_actor < Actor > (act); w$JvB5O  
} H":oNpfb  
} do_; 3R+|5Uq8~  
2-Y<4'>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TB0 5?F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !K|5bK  
最后来说说怎么处理break和continue mI74x3 [  
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。 <b,~:9*?  
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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