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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4w$_ ]ke  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  ?=Db@97  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, YF[f Z  
p &(OZJT  
1;lmu]I>)  
H?`g!cX  
  class filler k<j"~S1  
  { x,8<tSW)Z  
public : #=,imsW)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SO{p;g  
} ; nFM@@oA  
Ne6}oQy(S`  
DN8}gl VxV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~i0R^qfr  
SJ?)%[(T  
#VGjCEeU  
b]Z@^<_E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aFj.i8+  
9YN?  
e8P-k3a"5:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .Zmp ,  
\7v)iG|#G&  
QM<y`cZ8  
.Y*f2A.v  
二. 战前分析 },@^0UH4c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ykqyk')wm  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bzZ>lyH  
b-^p1{A0zW  
kkCZNQ~I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )3A{GZj#6  
  /* --------------------------------------------- */ BiwieF4x  
vector < int *> vp( 10 ); !mJo'K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X/0v'N  
/* --------------------------------------------- */ 4QHS{tj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s!+ pL|  
/* --------------------------------------------- */ ?]O7Ao  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kv{}C)kt3  
  /* --------------------------------------------- */ ,IHb+K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0?DC00O  
/* --------------------------------------------- */ EbY,N:LK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'gMfN  
,&^3Z  
,)FdRRj  
5F"|E-;  
看了之后,我们可以思考一些问题: B4Y(?JTx  
1._1, _2是什么? - y AQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vH[47CvG5  
2._1 = 1是在做什么? s)J(/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #qBr/+b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nY%5cJ`"  
+IFw_3$  
/=?x{(B>  
三. 动工 #Pk$L+C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YDJ4c;37  
i[jJafAcN  
XXZaKgsq  
6xK[34~ 6  
template < typename T > <Zb/  
class assignment H}}$V7]^),  
  { *e>]~Z,  
T value; oqd;6[%G  
public : _qwQ;!9  
assignment( const T & v) : value(v) {} YwEpy(}hJm  
template < typename T2 > %ysZ5:X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CY:d`4  
} ; YZf6|  
9A'Y4Kg<C  
g=L]S-e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SLL3v,P(7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -Apc$0ZsN  
hwYQGtjF  
]}="m2S3  
DTRJ/ @t  
  class holder G3P &{.v  
  { p{A}pnjf  
public : =ac_,]z  
template < typename T > 2&mGT&HAVA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /1=4"|q>h'  
  { Q#I"_G&{  
  return assignment < T > (t); ?t&kb7  
} <*ZJaBwWU~  
} ; CvSIV7zYo  
:$;Fhf<5  
& F:IIo7  
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: gN8hJG'0  
B(a-k?  
  static holder _1; e~%  ;K4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (/d5UIM{&  
-H^oXeN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lz#GbXn.  
而不用手动写一个函数对象。 e1(Q(3  
hd\gH^wk  
G'2#9<c*  
W :,4:|3  
四. 问题分析 (s<Dd2&.H  
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。 $n^ MD_1!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _R'Fco  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sIG7S"k>p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O<PO^pi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]xC#rwHUC  
j Uv!9Y}F  
五. 问题1:一致性 cMyiW$;  
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?| ~vmd XR`'T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =ph&sn$;L  
0N[&3Ee8  
struct holder ~7~~S*EQ  
  { }I|u'#n_  
  // <DKS+R  
  template < typename T > M` q?Fk  
T &   operator ()( const T & r) const />¬$>  
  { >_rha~   
  return (T & )r; 0&qr  
} P 71(  
} ; 5>3}_  
;Op3?_  
这样的话assignment也必须相应改动: ,fK3ZC  
s]mo$ _na  
template < typename Left, typename Right > ,NnhHb2\  
class assignment [A}rbD K  
  { }X x(^Zh  
Left l; kKD`rfyG \  
Right r; #-pc}Y|<  
public : 7g R@$(1Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4&8Gr0C  
template < typename T2 > P\8@g U!uk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FX9F"42@  
} ; D:k 3" E"S  
`D9]*c !mO  
同时,holder的operator=也需要改动: j1_ @qns{  
<;E  
template < typename T > `_b`kzJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hN['7:bQ  
  { )jq?lw'&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V"p!B f  
} 1;Pv0&[q/  
QO"oEgB`+Z  
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。 qB)"qFa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GN KF&M  
uB!kM  
return l(rhs) = r; 2H.654  
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。 /C/id)h>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +?p.?I  
>iS`pb  
template < typename Tp > Yvn\x ph3  
class constant_t +C1QY'>I  
  { _qb Ih  
  const Tp t; }FzqW*4~  
public : WL`9~S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \*,=S52  
template < typename T > p>_;^&>&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Vy_2.  
  { JG9`h#  
  return t; Wrrcx(  
} :4^\3~i1X  
} ; hFiIW77 s2  
piU /&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G_>#Js  
下面就可以修改holder的operator=了 _+ .\@{c  
)'*5R<#  
template < typename T > 9-]i.y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w8g,a]p  
  { ^F:k3,_[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >~K qg~  
} @ym/27cRE  
jy]JiQ B  
同时也要修改assignment的operator() `DT3x{}_S  
8k(P,o  
template < typename T2 > )xb|3&+W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rb(SBa  
现在代码看起来就很一致了。 >J|]moSVA  
TYI7<-Mp:[  
六. 问题2:链式操作 >vuY+o;B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wvrrMGU)a  
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。 7\ nf:.  
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。  9CCkqB/  
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。 )5|I_PXB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q~o,WZG  
+za8=`2o  
template < typename T > U^qt6$bK  
struct result_1 S1/`th  
  { "R8KQj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hcc"b0>}{  
} ; %Th>C2\  
M-i_#EWP  
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: &Q}*+Y]G  
Xn~I=Ml d  
template < typename T > &-5_f* {  
struct   ref _-5,zP R  
  { tgjr&G}a@0  
typedef T & reference; _z[#}d;k  
} ; <cA/<3k)  
template < typename T > ORu2V# Z[  
struct   ref < T &> -{`@=U  
  { ;/j= Ny{9  
typedef T & reference; [!%![E  
} ; 8EVgoJ.  
BL 3gKx.'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a,78l@d(  
TNQP" 9[?  
template < typename T > s}pIk.4ot!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #z1H8CFL"  
  { )"+(butI&  
  return l(t) = r(t); !?^b[ nC%  
} 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。 8p-=&cuo\@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H5D*|42  
y^7}oH _  
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 CR2_;x:0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g@\fZTO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nI0[;'Hn,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tr^nkD{  
最后的布局是: k1VT /u  
                Add V^Hu3aUx8  
              /   \ ~q&pF"va8  
            Divide   5 .'a&3 3J  
            /   \ )]#aauC+  
          _1     3 7 bDHXn  
似乎一切都解决了?不。 wu"&|dt  
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。 b=3H  
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。 _,</1~.  
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: nNXgW  
`Y?87f:SP  
template < typename Right > <, 3ROo76  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c^`]`xiX  
Right & rt) const %7O?JI [  
  { A{B/lX)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XNgDf3T  
} w>b-} t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JJRK7\~$  
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。 #lU9yv  
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。 }-~T<egF  
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。 LL$_zK{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t\$U`V)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? k<+0o))  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~n}k\s~|4  
+{]xtQB=,{  
template < class Action > H~ u[3LQz  
class picker : public Action 6=N`wi  
  { :rP#I#,7w  
public : .CSS}4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ngg?@pG0y  
  // all the operator overloaded hVUP4 A  
} ; `-3o+ID\  
-X+H2G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 gl&5l1&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]\ngX;h8G  
(LHp%LaZ\;  
template < typename Right > e$Y[Z{T5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =vT<EW}[  
  { ,C {*s$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,sGZ2=M}J  
} FYS/##r  
upvS|KUil  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >&!RWH9*q  
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。 vy,&N^P  
$)H@|< K  
template < typename T >   struct picker_maker ,YhdY 6  
  { Cye$H9 2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ={?v Ab:  
} ; 7H>@iI"?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n[YEOkiG  
  { yz2Ci0Dwy  
typedef picker < T > result; :iR \%  
} ; !gnj]k&/c  
o->\vlbD  
下面总的结构就有了: $Ci0I+5w  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X,8<oX1r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 TPhTaKCio  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _ pO`  
至此链式操作完美实现。 H'F6$ypoS  
>%E([:$A  
m0{!hF[^  
七. 问题3 |y<),j6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #.[AK_S5&  
8.bKb<y  
template < typename T1, typename T2 > m?HZ;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P,=+W(s9}  
  { q.2(OP>(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m*X[ Jtr  
} 'B0{U4?   
Jgu94.;5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -CH`>  
n41@iK2l  
template < typename T1, typename T2 > [7m1Q<  
struct result_2 ny-7P;->8  
  { I]!^;))  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r6'UUu  
} ; E2L(wt}^  
q2:K 4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q !qrNa6  
这个差事就留给了holder自己。 B^D(5  
    9z?oB&5  
q %A?V _  
template < int Order > )5fQ$<(Z  
class holder; HyiF y7j  
template <> #}^-C&~  
class holder < 1 > 6mH/ m&  
  { 4x%(9_8 {-  
public : kX:tc   
template < typename T > n]+W 3[i  
  struct result_1 kqG0%WtQ  
  { qz4^{  
  typedef T & result; CXtU"X  
} ; t?nX=i*~]  
template < typename T1, typename T2 > %7`f{|.  
  struct result_2 !QmzrX}h  
  { qW 1V85FG  
  typedef T1 & result; :Sg_t Of  
} ; p (FlR?= S  
template < typename T > k#bu#YZk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JN6-Z2  
  { bN^O }[  
  return (T & )r; c.\O/N   
} 9t@:4O  
template < typename T1, typename T2 > ~](fFa{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OPBt$Ki  
  { UueD(T;p  
  return (T1 & )r1; z=&z_}M8  
} \RQ='/H*  
} ; }Vu\(~  
~8`:7m?  
template <> TgU**JN)  
class holder < 2 > _B2V "p  
  { >*twTlb{  
public : #sKWd  
template < typename T > 5W =(+Q>C  
  struct result_1 ~{>?*Gd&T  
  { t"j|nz{m  
  typedef T & result; B@Nt`ky0*  
} ; h?\2 _s  
template < typename T1, typename T2 > b=a!j=-D  
  struct result_2 ea=83 Zj  
  { Wi n8LOC  
  typedef T2 & result; 0%s|Zbo!>  
} ; nRhrWS  
template < typename T > q ^rl)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uh.Zi3X6}6  
  { o-7>eE}+  
  return (T & )r; N12:{U  
} bt+,0\Vg5  
template < typename T1, typename T2 > _ nT{g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3-40'$lE  
  { RANPi\]  
  return (T2 & )r2; &Y@#g9G  
} 3HyhEVR-#~  
} ; 9+YD!y  
5H,G-  
M ixwK,  
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> >。 0@1:M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZA#y)z8!E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cd;NpN  
h$C@j~  
return l(i, j) = r(i, j); DJh&#b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @E`?<|B}  
-jg (GGJ  
  return ( int & )i; /7$mxtB5%L  
  return ( int & )j; 47 u@4"M  
最后执行i = j; E(<LvMiCa  
可见,参数被正确的选择了。 $mco0 %$  
zvv:dC/p<  
)He#K+[}^4  
fm1X1T.  
dw@E)  
八. 中期总结 ]8U ~Iy  
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: )Du -_Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .&,[,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ST1Ts5I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  *2u E  
8dT'xuch  
zW{ 6Eg  
;'RFo?u K  
}F`beoMAkM  
<l\N|+7R  
九. 简化 o}8{Bh^  
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。 t\j!K2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d+z[\i  
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: .")b?#K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PB~_I=  
  +-*/&|^等 &yH#s 8^8  
2. 返回引用。 nR5bs;gk"  
  =,各种复合赋值等 ]>:^d%n,}  
3. 返回固定类型。 "2n;3ByR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L9IGK<  
4. 原样返回。 [j6~}zu@  
  operator, ||TtNH  
5. 返回解引用的类型。 [h}K$q  
  operator*(单目) vW.%[]  
6. 返回地址。 %u]6KrG18b  
  operator&(单目) .+#Lx;})  
7. 下表访问返回类型。 F1|zXg)  
  operator[] Ph7pd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KS!yT_O  
  operator<<和operator>> ui.'^F<  
7{BnXN[  
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。 hd^x}iK"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G_oX5:J*  
$fArk36O#  
template < typename Left > q G ;-o)h  
struct value_return \v`#|lT$  
  { ^/KfH &E  
template < typename T >  ';lfS  
  struct result_1 |n P_<9[  
  { P!\hnm)%4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9EgP9up{6!  
} ; {Qtq7q.  
:k!j"@r  
template < typename T1, typename T2 > q@Kk\m  
  struct result_2 ]UUI~sFE  
  { 7u%a/<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IlHY%8F{  
} ; kJ8vKcc  
} ; NM L|"R;  
DA <ynBQ  
n85r^W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RebTg1vGu  
5g NLO\  
下面我们来剥离functor中的operator() `mErF%b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: huAyjo  
\y*j4 0  
return l(t) op r(t) vj3isI4lU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *C_[jk@6  
return op l(t) O<`R~  
return op l(t1, t2) &telCg:  
return l(t) op _om[VKJd  
return l(t1, t2) op w??c1)  
return l(t)[r(t)] nUqy1(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RWE~&w G}  
X(GV6mJ4  
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: q:yO92Ow  
单目: return f(l(t), r(t)); Xu]h$%W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1p CkWe  
双目: return f(l(t)); %8Yyj{^!(  
return f(l(t1, t2)); _W9&J&l0so  
下面就是f的实现,以operator/为例 rbh[j@s@  
zUQe0Gc.b^  
struct meta_divide ]C)|+`XE@  
  { t-lv|%+8  
template < typename T1, typename T2 > A70(W{6a9@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i`~~+6`J  
  { + zDc  
  return t1 / t2; 6$z'wy/*  
} VG\mo?G  
} ; " Z;uu)NE  
LVmY=d>  
这个工作可以让宏来做: N*1  
*tG11gR,&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {&`VGXG  
template < typename T1, typename T2 > \ n!?r }n8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6PJ'lA;*b  
以后可以直接用 ('HxHOh2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t&pGQ  
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 #11RLvDQd  
(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。。。) $NCm;0\B|  
P CsK()  
JjDS"hK#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Gt'/D>FE0  
.D3`'K3t{[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^N{X "  
class unary_op : public Rettype \P@S"QO  
  { pE(sV{PD  
    Left l; x:C@)CAr  
public : !OQuEJR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EOQaY  
w 06gY  
template < typename T > Fo LDMx(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '8={ sMy  
      { Fva]*5  
      return FuncType::execute(l(t)); &[)D]UL  
    } 9F)W19i.  
h/9Sg*k  
    template < typename T1, typename T2 > XC}1_VWs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :3gFHBFDj  
      { (k#t }B[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); * 2%oZX F  
    } [U']kt  
} ; UhBz<>i;!  
'v+96b/;  
/=- h:0{M  
同样还可以申明一个binary_op 8'% +G  
'rh\CA/}D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m>O2t-  
class binary_op : public Rettype ZZwBOGVU  
  { T"B8;|  
    Left l; sOC| B  
Right r; p Mh++H]"  
public : )=Y-f?o!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _[0I^o  
c*jr5 Y  
template < typename T > T#/11M$uQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AD,@,|A  
      { 4NI ' (#l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !&6-(q9  
    } WSSaZ9 =  
65t[vi*C  
    template < typename T1, typename T2 > ,`+Bs&S 8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J:[3;Z  
      { @NBXyC8,Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4(;20(q]  
    } CCy .  
} ; wV?[3bEhM  
+ f6}p  
~(M*6b  
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 L% zuI& q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .GtINhz*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6eOxF8  
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。 )biX8yq hR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |B,dEx/uU  
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。。。 WE7>?H*Ro  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R,XD6'Q  
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) bf{Ep=-  
下面是修改过的unary_op VgUvD1v?}  
we @Yw6<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y.%i  
class unary_op cx<h_  
  { vDWr|M%``l  
Left l; n/Or~@pHD  
  MR[N6E6Mg  
public : &,F elB0*  
40rZ~!}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;\1b{-' l  
5,Qy/t}K  
template < typename T > 9B& }7kk  
  struct result_1 >&g2 IvDS  
  { 0;'j!`l9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ))$ CEh"X  
} ; *?s/Ho &'  
(1OW6xtfG  
template < typename T1, typename T2 > j`Tm\!q  
  struct result_2 #dL5x{gV=  
  { uTxX`vH@!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s-fKh`  
} ; PZ~`O  
EC0zH#N  
template < typename T1, typename T2 > 5X#i65_-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7ucx6J]c  
  { .`b4h"g:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q=J9L Q  
} -i2D#i'  
Z+OAs0}mV  
template < typename T > 2J1B$.3'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  `NTM%# w  
  { Z^6A_:]j  
  return OpClass::execute(lt(t)); f;&` 9s| 1  
} Au~+Zz|mQ  
9T?~$XlX  
} ; q|?`Gsr  
8|fLe\"  
{H/8#y4qp&  
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 V}j %gy`  
好啦,现在才真正完美了。 NU BpIx&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5+o 2 T]  
VZAuUw+M  
template < typename Right > tvG g@Xs\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hqdC9?\  
  { `8.1&fBr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IY-(- a8  
} X L{{7%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。 HCI'q\\  
yIn/Y0No  
gNG0k$nP  
vsOdp:Yp9!  
eV@4VxaZ  
十. bind `M towXj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }(8D!XgWa  
先来分析一下一段例子 z0EjIYI[N  
#p']-No  
L{4),65  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f$~ _FX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {ILp[ &sL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \HBVNBY  
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。 !3O,DhH>MC  
我们来写个简单的。 UwvGr h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *##QXyyg  
对于函数对象类的版本: *C[4 (DmB  
ez{P-qB  
template < typename Func > Lg\8NtP   
struct functor_trait #RCZA4>  
  { gPF}aaB6  
typedef typename Func::result_type result_type; Nv}U/$$S  
} ; tg4LE?nv  
对于无参数函数的版本: V'Sd[*  
t ?pIE cl  
template < typename Ret > B<vvsp\X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LC~CPV'F  
  { m70`{-O  
typedef Ret result_type; }Rf}NWU)|  
} ; [a#?}((  
对于单参数函数的版本: G.A=hGw  
SaX,^_GY  
template < typename Ret, typename V1 > lo IL{2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v Ie=wf~D`  
  { __oY:d(~  
typedef Ret result_type; 9b"}CEw  
} ; }.fZy&_  
对于双参数函数的版本: "t3uW6&  
tal>b]B;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $9LGdKZ_D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B;Q`vKY  
  { yoq\9* ?u^  
typedef Ret result_type; YD0vfwh  
} ; %RfY`n  
等等。。。 P>yG/:W;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zi2Eu4p l{  
=H.<"7  
template < typename Func > nm{'HH-4  
struct func_return \FY/eQ*07  
  { E-BOIy,  
template < typename T > 0XBBA0t q  
  struct result_1 E.zYi7YUKK  
  { XZUB*P}]D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /h}wM6pg  
} ; ,u8ZS|9  
>S-N|uR6  
template < typename T1, typename T2 > t(uB66(_F  
  struct result_2 S20 nk.x  
  { '/gxjr&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #'G7mAoA  
} ; 2yi*eR  
} ; B J:E,P`_  
dd?x5|/#  
ArEH%e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #2ZrdD"5kQ  
;:8jxkx6%  
template < typename Func, typename aPicker > e$p1Th*|]4  
class binder_1 Sh~ 8jEk  
  { JWUv H  
Func fn; }QApeZd+q  
aPicker pk; kp#c:ym  
public : W[jW;uk  
+Zty}fe  
template < typename T > kG|>_5  
  struct result_1 ';fU.uy  
  { dcrJ,>i}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C[J`x>-K  
} ; b}EYNCw_7S  
(|ct`KU0#  
template < typename T1, typename T2 > lyOrM7Gs  
  struct result_2 y<'2BTf  
  { bSeL"   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $Nt]${0  
} ; #C=L^cSx(  
2S7H_qo$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m\}\RnZu  
=oKPMmpCZ  
template < typename T > Bcd0   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6f5sIg  
  { =5s~$C  
  return fn(pk(t)); LNyL>VHkK  
} ~NxoF  
template < typename T1, typename T2 > h!t2H6eyF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -6 7f33  
  { {_k!!p6  
  return fn(pk(t1, t2)); 7Da^Jv k  
} >FE QtD~F  
} ; u}@% 70A  
c-3YSrY  
-V<=`e  
一目了然不是么? =vqE=:X6  
最后实现bind B9;,A;E};  
9cw4tqTm  
=Y=^]ayO/  
template < typename Func, typename aPicker > 46.q a nh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I;|5C=!  
  { EiIFVP   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [&]YVn>kj  
} {*5;:QnT  
7:R{~|R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /="D]K)%b8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^JF_;~C  
fi-&[llg  
十一. phoenix NGb! 7Mu9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S#%JSQo:  
pFv[z':&Q  
for_each(v.begin(), v.end(), >/OXC+=^4  
( _ /2 8Cw  
do_ {]/Jk07  
[ Q,M/R6i-  
  cout << _1 <<   " , " 2dV\=vd  
] 83 ^,'Z  
.while_( -- _1), W<Vzd4hR  
cout << var( " \n " ) ekk&TTp#  
) MkV*+LXC  
); hz~CW-47  
5+Zx-oWq_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: EuimZW\V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1o"oa<*_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XKPt[$ab  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A](}"Pi!n  
?D$b%G{  
s%TO(vT  
template < typename Cond, typename Actor > @*`UOgP7  
class do_while |{|r? 3  
  { G]3ML)l  
Cond cd; ^$s~qQQ}B  
Actor act; Iz$W3#hi  
public : J'Mgj$T $  
template < typename T > 5)zh@aJ@  
  struct result_1 .]P;fCQmM  
  { |EEz>ci  
  typedef int result_type; S bqM=I+  
} ; p~zTRnm  
o!_; H}pq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qj~W-^/ -  
m=y,_Pz>U  
template < typename T > z1KC$~{O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u{lDof>  
  { /*p?UW<*4  
  do 6Bq2?;5  
    { Qc =lf$  
  act(t); ,DUQto  
  } A = Az[  
  while (cd(t)); @.]K6qC  
  return   0 ; ", Rw%_  
} MKh L^c-  
} ; y8WXp_\  
g}og@UY7#  
 IOES3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g #<?OFl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &T/9y W[L  
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。 -0J<R;cVs  
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。 j]F3[gpc  
下面就是产生这个functor的类: E?5B>Jer#  
;NVTn<Uj  
wT AEJ{p  
template < typename Actor > xp;8p94   
class do_while_actor w#bbm'j7r  
  { .1q~,}toX  
Actor act; 3/|{>7]1  
public : % |Gzht\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &l}xBQAL  
T7Qd I[K%b  
template < typename Cond > X%\6V;zR#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B46H@]d#7K  
} ; uXW. (x7"f  
ghd[G}  
j tkPi)QR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ty`=U>K|  
最后,是那个do_ ~322dG  
i@?<]n  
D@ 1^:'$V  
class do_while_invoker H.G^!0j;  
  { ia.B@u1/  
public : z8[|LF-dx  
template < typename Actor > h] TVi$J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |q b92|?  
  { ?|rw=%  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gg,k  
} T`0gtSS  
} do_; *E q7r>[  
3K] 0sr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WD`{kqc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GM56xZ!2T  
最后来说说怎么处理break和continue ~=gH7V  
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。 u^.k"46hn  
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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