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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nB|m!fi<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ii.0Bul  
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, 6"o,)e/z  
,(;TV_@$  
G7qB   
w/1Os!p  
  class filler B[$L)y'-;  
  { uo TTHj7cq  
public : C:9a$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e{Y8m Xu  
} ; Jan~R ran  
ZZ? KD\S5  
r|ID]}w  
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^+66{  
ZRy'lW  
>)j`Q1Qc\  
w/oXFs&FK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s7Z+--I)L  
_{C =d3  
n40&4n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P\rA>ZY  
F97HFt6{  
)c<X.4  
3oQ?VP  
二. 战前分析 NMvNw?]  
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。 /8O;Q~a  
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 UhX)?'J  
Zk+c9,q  
%wQE lkB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qS!U1R?s  
  /* --------------------------------------------- */ Dk^T_7{  
vector < int *> vp( 10 ); }8LTYn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z.%0yS_T  
/* --------------------------------------------- */ P+Q}bTb8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /cX%XZg  
/* --------------------------------------------- */ NY3/mS3w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bH Nf>  
  /* --------------------------------------------- */ 5OM*NT t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lc(}[Z/|V  
/* --------------------------------------------- */ Gl6M(<f\5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VBN=xg}  
<hBd #J  
=M."^X  
DX(!G a  
看了之后,我们可以思考一些问题: kQ99{l H,5  
1._1, _2是什么? &~&oB;uR  
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。 2EC<8}CG  
2._1 = 1是在做什么? B1k;!@@1 4  
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。 }8Yu"P${Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V6!1(|  
%0_}usrsk  
#JYH5:*  
三. 动工 ?m\? #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -%ftPfm  
,382O$C  
9YvK<i&I  
<i ";5+  
template < typename T > #/ HQ?3h]  
class assignment /=[hRn@)A  
  { {' UK> S  
T value; hkDew0k  
public : S7h?tR*u  
assignment( const T & v) : value(v) {} FT Ytf4t  
template < typename T2 > 1a tQ9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zq"  
} ; &Vy.)0  
~F.kgX  
DR(/|?k+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Oq[YbQ'GE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment il[waUfmD  
`6\u!#  
`&jG8lHa  
y1bo28  
  class holder V|vXxWm/  
  { 'j$n;3  
public : sEHA?UP$<F  
template < typename T > X!|K 4Z!k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b#W(&b^q  
  { zI$'D|A  
  return assignment < T > (t); YZZog6%  
} /wPW2<|"X.  
} ; eZ|_wB'r  
lQqP4-E?  
5I&Dk4v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y(;u)uN_  
^ pNA_s!S  
  static holder _1; Ov@vNj&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c@x6<S%*  
}q=tg9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f/670Acv  
而不用手动写一个函数对象。 UgTgva>?  
v!j%<H`NI  
9R99,um$  
^[.Z~>3!\q  
四. 问题分析 =\IUBH+C  
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。 ke19(r Ch  
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。 M~ g{}_ 0Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xu7lV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2Ft#S8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zsr;37  
>9,LN;Ic  
五. 问题1:一致性 >rY^Un{Z  
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?| 3 p!t_y|SX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jJV1 /]TJ  
D77s3AyHK  
struct holder 42=/$V  
  { SedVp cb+  
  // +R',$YzD  
  template < typename T > v9 8s78  
T &   operator ()( const T & r) const B=HE i\55K  
  { A2''v3-h8  
  return (T & )r; 59H~qE1Md  
} y]}N [l  
} ; kC iOcl*$  
Kidbc Z  
这样的话assignment也必须相应改动: 6E$ET5p&l  
q{XeRQ'/  
template < typename Left, typename Right > /hYFOZ  
class assignment d0YQLh  
  { "4L_BJZ  
Left l; y3ST0=>j}  
Right r; {'6-;2&f  
public : ({mlA`d]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NY/-9W5T4  
template < typename T2 > NBD1k;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p7Z/%~0v:  
} ; >AW&Lfw$  
z{nd4qOsD  
同时,holder的operator=也需要改动: 7!JBF{,=  
 g^))  
template < typename T > Lj1>X2.gD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]Cp`qayct  
  { ?:3rVfO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P,)\#([vc  
} &%4A3.qE  
2+|U!X  
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。 x{3q'2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hw1J <Pl*  
#kp +e)F  
return l(rhs) = r; o`.5NUn  
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。 %$F_oO7"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X<d`!,bn@  
[0H]L{yV  
template < typename Tp > (H-kWT  
class constant_t BOme`0A  
  { ?>q5Abp[  
  const Tp t; Hm]\.ZEy  
public : z q@"qnr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9`Xr7gmQf  
template < typename T > DI=?{A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .50ql[En  
  { W];l[D<S*  
  return t; YXIAVSnr  
} -o+; e3#  
} ; AS a)xf9  
vAzSpiv-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z`>m   
下面就可以修改holder的operator=了 @DK`#,  
#0c;2}D  
template < typename T > lI;ACF^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zd3^k<  
  { ~N8$abQJV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eV\VR !!i  
} mA4]c   
Q1P=A:*]9  
同时也要修改assignment的operator() S'=}eeG  
7w.9PNhy  
template < typename T2 > hlGrnL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RP%FMb}nt  
现在代码看起来就很一致了。 LUEZqIf  
[{6fyd;  
六. 问题2:链式操作 :_kZkWD5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bdHHOpXM  
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。 Q@/Z~xw"'I  
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。 8>[o. xV  
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。 a7"Aq:IjU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bf6:J `5Z  
N^zFKDJG  
template < typename T > vvF]g.,  
struct result_1 MGsY3~!K  
  { U3|9a8^H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;]T;mb>  
} ; kNoS% ?1,  
G.>Ul)O:a  
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: A }d\ ND  
z7R2viR[  
template < typename T > n7L|XkaQ  
struct   ref 4M P8t@z  
  { fy={  
typedef T & reference; 7,FhKTV1/  
} ; uEr['>  
template < typename T > hx8.  
struct   ref < T &> !CR#Fyt+9  
  { &[kFl\  
typedef T & reference; %wN*Hu~E  
} ; 5-POY ug  
4}Yn!"jW&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I[bWd{i:  
]p8<Vluv  
template < typename T > zG\:#,9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D/puK  
  { &S8,-~U  
  return l(t) = r(t); ["15~9  
} a6 w'.]m  
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。 9z7rv,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Cps' l  
f'O cW* t  
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 ov,[F< GT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &)!4rABn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WZcAwYB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UHX,s  
最后的布局是: ~;0W +  
                Add 6/&|)gW',  
              /   \ !G;|~|fMV  
            Divide   5 ]4]AcJj  
            /   \ K1zH\wH  
          _1     3 q:9CFAX0=  
似乎一切都解决了?不。 .yQ<  
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。 EKNmXt1 lE  
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。 U$LI~XZM  
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: <J-.,:  
+f'@  
template < typename Right > ebhV;Q.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -AwkP  
Right & rt) const ^ >#@qMw  
  { xPzBbe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);   9EWw  
} X08[,P#I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WMnxN34  
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。 )3)x/WM  
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。 lFa?l\jLXZ  
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。 ,e;_ Vb  
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。 afd.v$63  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? synueg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qq>Qi(>  
7towjw r  
template < class Action > vCn\_Nu;W&  
class picker : public Action ~=?^v[T1  
  { dY`P  
public : JN3&(t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #Ht;5p>5  
  // all the operator overloaded ko6[Ej:TBo  
} ; o':K4r;  
s,-}}6WO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 /}nq?Vf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]fJ9.Js  
vGchKN~_  
template < typename Right > lf_q6y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p_CCKU  
  { (Ji=fh+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SyI i*dH  
} Nh1, w  
_^`TG]F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %!]CP1S  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n,Q^M$mS0  
;n.SRy6  
template < typename T >   struct picker_maker VN]j*$5   
  { o_cAelI[!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; spma\,o  
} ; ftP]WGSS>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OZ}o||/Rc  
  { )|KZGr  
typedef picker < T > result; R*VEeLx  
} ; }ni@]k#q<  
HjZf3VwI  
下面总的结构就有了: LX m@h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /l;_ xs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 x/IAc6H~_8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -* W\$ P  
至此链式操作完美实现。 6o~g3{Ow  
dm"|\7  
L 7l"*w(  
七. 问题3 D{^CJ :n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 N\85fPSMG|  
)5w#n1  
template < typename T1, typename T2 > Xuj=V?5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .B{:<;sa  
  { f9^MLb6)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z;\,Dt  
} D{M& >.  
+Oc |Oo  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xOKf|  
Xvxj-\ -  
template < typename T1, typename T2 > `$yi18F  
struct result_2 GSVLZF'+  
  { =r^Pu|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A{)p#K8  
} ; $|7;(2k  
eNr2-R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SeBl*V  
这个差事就留给了holder自己。 @-XMox/  
    LcGG~P|ML  
a6hDw'8!  
template < int Order > B0,C!??5  
class holder; %[BOe4[  
template <> }a!c  
class holder < 1 > 8jz7t:0  
  { /<CgSW}  
public : ;qaNIOo9  
template < typename T > J['i  
  struct result_1 Xe@:Aun  
  { c? >;UzM  
  typedef T & result; d%#5roR4<  
} ; %APeQy"6#^  
template < typename T1, typename T2 > Em/? 4&  
  struct result_2 Sb?HRoe_  
  { 'y|p)r"  
  typedef T1 & result; ,AyQCUz{*?  
} ; ,9~qLQ0O  
template < typename T > `\Te,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !uAqY\Is  
  { nI,-ftMD-|  
  return (T & )r; XF`?5G~~#  
} >!% +)  
template < typename T1, typename T2 > <+AvbqDe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wn5xX5H C  
  { s\q m  
  return (T1 & )r1; L^??*XEUJ  
} Z!I#Z2X  
} ; d+%Rg\ v  
t ]P^6jw'  
template <> e?fA3Fug  
class holder < 2 > D()tP  
  { !0Eo9bU%@  
public : Qp~3DUM  
template < typename T > B0m2SUC,H  
  struct result_1 &cT@MV5  
  { `bjPOA(g  
  typedef T & result; CB>*(Mu  
} ; 1.z]/cx<y  
template < typename T1, typename T2 > E6clVa  
  struct result_2 _dwJ;j`2  
  { Y#rd' 8  
  typedef T2 & result; c<5(c%a  
} ; r^;1Sm  
template < typename T > ~D_Wqr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |[MtUWEW  
  { A8j$c~  
  return (T & )r; @^,9O92l  
} jGtu>|Gj  
template < typename T1, typename T2 > SD]rYIu+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zS!+2/(  
  {  zj7?2  
  return (T2 & )r2; (RI+4V1  
} A(ZtA[G  
} ; ;oVFcZSA  
@'JA3V}  
>5j&Q#Bu  
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> >。 f|&, SI?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B\6%.R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DB.)/(zWQ  
~iU@ns|g\  
return l(i, j) = r(i, j); M+Eg{^ q`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?d@zTAI  
6:AZZF1  
  return ( int & )i; {hBnEj^@  
  return ( int & )j; mC./,a[  
最后执行i = j; b^WF R   
可见,参数被正确的选择了。 kB]*2o9-3  
b*<Fi#x1=  
Aw=GvCo<  
6}?5Oy_XF2  
P/T`q:<H   
八. 中期总结 3/EJ^C  
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: SVqKG+{My  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eOs4c`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @T&w n k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ; nYR~~  
K# BZ Jcb  
QR h %S{  
!_+ok$"d  
&6\f;T4  
?5rM'O2  
九. 简化 @_Es|(4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 & eWnS~hJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;BW9SqlN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: xv 0y?#`z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P7 R}oO_n:  
  +-*/&|^等 Q=F^Y f  
2. 返回引用。 iB3C.wd-  
  =,各种复合赋值等 6(V"xjK  
3. 返回固定类型。 /gq\.+'{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) </23*n]  
4. 原样返回。 yIqRSqM  
  operator, yI.hN  
5. 返回解引用的类型。 Nuc2CB)J  
  operator*(单目) o~ReeZ7)Zg  
6. 返回地址。 o3a%u(   
  operator&(单目) a_k~z3wG  
7. 下表访问返回类型。 ?HP{>l0r  
  operator[] K8/I+#j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QUz_2rN^  
  operator<<和operator>> ?io ,8  
uF<\|y rFt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 YL9Tsw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XrN]}S$N  
vfOG(EkG.?  
template < typename Left > T,5(JP(h3  
struct value_return NU.YL1  
  { o;'-^ LJ  
template < typename T > z i3gE$7  
  struct result_1 Jp +h''t  
  { Ql? >,FZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F7U$ 7(I2G  
} ; F{FSmUxzK  
JwcC9 O  
template < typename T1, typename T2 > RgLkAHA  
  struct result_2 JeU1r-i  
  { b%|6y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Pt?d+aBtV  
} ; $QJ,V~  
} ; 4\(|V fy  
\v p^[,SI  
.5+5ca  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #E@X'jwu  
1-?TjR  
下面我们来剥离functor中的operator() 0{sYD*gK]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >3)AO04=;  
GFgh{'|  
return l(t) op r(t) q.v_?X<_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?tf<AZ=+^L  
return op l(t) |eH*Q%M  
return op l(t1, t2) tz_WxOQ0  
return l(t) op 9~yp =JOV@  
return l(t1, t2) op a\Dw*h?b~  
return l(t)[r(t)] 0m'tPFQ|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^LAdN8Cbb  
4/E>k <MA  
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: -k}&{v  
单目: return f(l(t), r(t)); -SKcS#IF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4L)Ox;6>  
双目: return f(l(t)); vff`Xh>k(  
return f(l(t1, t2)); m,#Us  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y$N D  
nIv/B/>pZ  
struct meta_divide F/0x` l  
  { #5mnSky+s  
template < typename T1, typename T2 > A?Gk8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S")*~)N@  
  { YveNsn  
  return t1 / t2; 'cvc\=p  
} |n\(I$  
} ; psB9~EU&Q  
=pn(56  
这个工作可以让宏来做: }d16xp  
e7JZk6GP#9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lZ5TDS  
template < typename T1, typename T2 > \ meR5E?Fm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Nj;G%KAP  
以后可以直接用 7"$9js2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 21.N+H'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3k5F$wf  
(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。。。) $/;<~Pzi  
@4%x7%+[c  
I)}T4OOc/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Wup%.yT~Ds  
h/\/dp/tt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >y^zagC*  
class unary_op : public Rettype ,v>| Ub,  
  { mKhlYV n  
    Left l; h!~u^Z.7<  
public : & *!) d"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5=9gH  
vm`\0VGSW  
template < typename T > E>w|i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eVujur$P  
      { t7b\#o  
      return FuncType::execute(l(t)); a OTrng  
    } $Qq5Fx9kU  
9$e6?<`(Y  
    template < typename T1, typename T2 > -'Y@yIb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e*jfxQ=qG  
      { /_CSRi&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7s.vJdA]6  
    } A_<1}8{L  
} ; Q^\f,E\S  
:H`Z.>K  
h6C:`0o  
同样还可以申明一个binary_op Kgu#M i~  
- ]Mp<Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iXFN|ml  
class binary_op : public Rettype p/.[ cH  
  { AcxC$uh  
    Left l; ro*$OLc/  
Right r; O7GJg;>?  
public : Hp?uYih0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8i'EO6  
DJ<F8-sb2r  
template < typename T > %!QY:[   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;+iw?"  
      { SoJ'y6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =9'px3:'WR  
    } `]\:%+-  
I85bzzZB  
    template < typename T1, typename T2 > R.B3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6qp' _?  
      { NlV,] $L1T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F~${L+^  
    } !ie'}|c  
} ; e-/+e64Q@  
#ysSfM6  
/\|AHM  
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 e x`mu E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  -p2 =?a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) > ;zQ.2*  
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。 hp)k[|u;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3# r` e  
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。。。 R=u!Rcv R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <zE~N~;  
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) C'Z6l^{>  
下面是修改过的unary_op X6lUFko  
Z=\wI:TY1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @8qo(7<~Q  
class unary_op IL2OVLX  
  { J|GEt@o3  
Left l; NgPY/R>  
  1>e%(k2w%  
public : (&t8.7O  
]@bu%_s"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @-F[3`HeA  
?v$kq}Rg  
template < typename T > ~G*eJc0S:  
  struct result_1 /QK H30E  
  { \"W _\&X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bfz]PN78.G  
} ; [_SV$Jz  
wSP'pM{#2  
template < typename T1, typename T2 > 0?d}Oj  
  struct result_2 5u3SP?.&  
  {  ]6 ]Nr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &H<n76G  
} ; T)"LuC#C  
xfJ&11fG2  
template < typename T1, typename T2 > Fi*j}4F1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const js<}>wD7<  
  { i4 Vv6Sx1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %~A$cc  
} a]mPc^h  
<.qhW^>X  
template < typename T > R" '=^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :k*3?*'K  
  { #>/s tU-  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3om4q2R  
} w` ;>+_ E7  
Jg\1(ix  
} ; c!})%{U  
(fJ.o-LQ  
!-gjA@Pk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3A5:D#  
好啦,现在才真正完美了。 Cvf^3~ q  
现在在picker里面就可以这么添加了: >UUT9:,plA  
f-b#F2I  
template < typename Right > Kc[Y .CH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ELWm>'Q#9  
  { t9yjfyk9W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iAAlld1  
} Zc Y* TGx  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 21\t2<"  
!O-9W=NJ  
Sd0y=!Pj=  
v%6mH6V  
:n t\uwh  
十. bind g9$P J:  
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。 hy?e?^  
先来分析一下一段例子 kbF+aS  
NDv_@V(D  
)Ap0" ?q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p0S;$dH\ D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C@8WY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qIIl,!&}A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +@c-:\K%  
我们来写个简单的。 DoYzTSWx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [)&(zJHX  
对于函数对象类的版本: Hlg Q0qb  
9/nS?>11  
template < typename Func > 6q!smM  
struct functor_trait ^s=p'&6  
  { 4:Bpz;x  
typedef typename Func::result_type result_type; O] nZr  
} ; 6+;B2;*3  
对于无参数函数的版本: JG=U@I]  
h+rrmC  
template < typename Ret > e%O]U:Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j;+!BKWy4  
  { Ea7LPHE#  
typedef Ret result_type; 4xE [S  
} ; |G QFNrNx  
对于单参数函数的版本: *`HE$k!  
"7T9d)  
template < typename Ret, typename V1 > kroO~(\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iA[WDB\|0  
  { sb7~sa&-  
typedef Ret result_type; a.5^zq7#!  
} ; ZTwCFn  
对于双参数函数的版本: NpIx\\d  
* ydU3LG7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vu`O%[Q/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BVt)~HZ  
  { uWSfr(loX  
typedef Ret result_type; /`j~r;S  
} ; WF.y"{6>  
等等。。。 {hLS,Me  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )G">7cg;t  
oNfNe^/T  
template < typename Func > wv eej@zs  
struct func_return 32N *E,  
  { J:q:g*Wi  
template < typename T > mP?~#RZ  
  struct result_1 o|v_+<zD!  
  { 8@f=GJf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gZ^NdDBO  
} ; pxs#OP  
@]EJbiGv  
template < typename T1, typename T2 > 6,*o;<k[  
  struct result_2 iB:](Md'r  
  { F5#P{ zk|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Fkzt=(E~  
} ; ^q uv`d  
} ; UUF;Q0X  
iw$n*1M  
;6?VkF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \R0&*cnmo  
laQM*FLg  
template < typename Func, typename aPicker > {I2qnTN_a  
class binder_1 *k]izWsV*  
  { e uF@SS  
Func fn; C(^IX"9 #  
aPicker pk; jd&kak  
public : MMI7FlfY  
3%JPJuNVw  
template < typename T > m R3km1T  
  struct result_1 n;eK2+}]  
  { wV9[Jl\Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hz&.]yts2J  
} ; YMSA[hm  
wd/"! A4(  
template < typename T1, typename T2 > 5GP,J,J  
  struct result_2 h zh%ML3L  
  { %:P&! F\?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !/6`< eQ `  
} ; jNIZ!/K  
tyH*epa nw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \.R+|`{tf  
E_aDkNT  
template < typename T > >q:0w{.TU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #^>5,M2  
  { Vko1{$}t  
  return fn(pk(t)); W* XG9  
} d +]Gw  
template < typename T1, typename T2 > 8mCL3F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ [por  
  { ZS-O,[  
  return fn(pk(t1, t2)); 5F8sigr/h  
} bOi`JJ^   
} ; {!B^nCSL  
aK%i=6j!  
xlqh,?'>W  
一目了然不是么? p.gaw16}>  
最后实现bind gX}(6RP_!  
-L&FguoVB  
U-P\F-  
template < typename Func, typename aPicker > gUo L8~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j&G*$/lTO6  
  { >l\?K8jL9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J&xH "U  
} G|Du/XYh  
*o/ Q#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0<{+M`G/  
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。 ]yxRaW9f  
a-t}L{~  
十一. phoenix H)s$0Xd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L y!!+UM\  
8H>: C (h  
for_each(v.begin(), v.end(), _pX y}D  
( Z|FWQ8gZ4m  
do_ 8TK&i,  
[ a8#6}`|C?  
  cout << _1 <<   " , " Ol,Tw=?  
] qc*z`Wz:  
.while_( -- _1), SWX;sM  
cout << var( " \n " ) 9` /\|t|V  
) ^<0azza/(  
); Lh%>> Ht{  
}*2q7K2bj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "g)@jqq:>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2BU%4IG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !,mv 7Yj  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  1k5o?'3&  
YGBVGpE9  
<bPn<QI  
template < typename Cond, typename Actor > @ (UacFO  
class do_while 7*e7P[LQU  
  { A~CQ@  
Cond cd; , qj  
Actor act; !+?,y/*5(  
public : ,FvBZ.4c3=  
template < typename T > : kVEB<G  
  struct result_1 .c[v /SB]  
  { hhTM-D1Ehs  
  typedef int result_type; Mh04O@"  
} ; &></l| hY  
!$&3h-l[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z7<N<  
: QK )Ym  
template < typename T > qwlIz/j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7|A9  
  { FK MuRy|  
  do PYldqY   
    { T@[(FVA N  
  act(t); \0'7p-T6  
  } zV(F9}^  
  while (cd(t)); -saisH6  
  return   0 ; O.n pi: a  
} F2 /-Wk@  
} ; Rc2|o.'y  
w l.#{@J]<  
DwXzmp[qWH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $z-zscco  
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。 *5DOTWos  
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。 "o +" Jd  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #C+""qm  
下面就是产生这个functor的类: 0hTv0#j#  
>&K1+FSmyJ  
x)M=_u2 _  
template < typename Actor > T{1Z(M+  
class do_while_actor $V$|"KRcs  
  { Sm;EWz-?  
Actor act; hadGF%> O6  
public : s6k,'`.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6~Y-bn"%D5  
]XX8l:+  
template < typename Cond > 4}:a"1P"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;dt&* ]wA  
} ; _y Q*  
o(iN}.c  
X G fLi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nwlo,[  
最后,是那个do_ Y[=Gv6Fr  
S/j~1q_|G  
8U8l 5r  
class do_while_invoker |];s[^$#  
  { $9v:(:!Bm  
public : y6|&bJ @  
template < typename Actor > T<*i($ [  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~Uw **PT3M  
  { 6,j6,Q(67  
  return do_while_actor < Actor > (act); qGtXReK  
} =;.#Bds  
} do_; `3!ERQU  
9QaEUy*,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,Mf@I5?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [gZd$9a  
最后来说说怎么处理break和continue ?MevPy`H  
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。 &DdFK.lt  
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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