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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @* il3h,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  )J?{+3  
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, 0kDK~iT  
-7!&@wuQ  
#Km:}=  
{647|j;e  
  class filler y$<Vha  
  { ttXjn  
public : L,; D@Xi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <W]g2>9o9  
} ; ]; %0qb  
-)vEWn$3<  
2YuN~-  
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: %& _V0R\k  
o->\vlbD  
$Ci0I+5w  
Zf7&._y.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hp"L8w  
e|4&b@  
*._|-L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LW:o8ES33  
[31p&FxM  
#yI.nzA*  
PR|R`.QSs  
二. 战前分析 ,#W  
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。 s( <uo{  
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 D#S\!>m  
6!^[];%xN  
8P: Rg%0)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j PnM>=  
  /* --------------------------------------------- */ }3R13   
vector < int *> vp( 10 ); )bx_;9Y{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); RllY-JBO  
/* --------------------------------------------- */ m`6Yc:@E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W(RF n`g\  
/* --------------------------------------------- */  Xtq{%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @Mvd'.r<;  
  /* --------------------------------------------- */ i ZL2p>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c"!lwm3b  
/* --------------------------------------------- */ |#l=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z>)][pL  
1y^K/.5-  
#y|V|nd  
d3^OEwe  
看了之后,我们可以思考一些问题: rw)kAe31  
1._1, _2是什么? v+"rZ  
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。 '&;yT[  
2._1 = 1是在做什么? !6&W,0<  
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。 `MP|Ovns:H  
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。 fA48(0p  
^w~23g.  
.yENM[-bQ  
三. 动工 G#Ou[*O'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #GaxZ  
LflFe@2  
j'i0*"x  
:Sg_t Of  
template < typename T > p (FlR?= S  
class assignment k#bu#YZk  
  { JN6-Z2  
T value; 9{j66  
public : c.\O/N   
assignment( const T & v) : value(v) {} U=sh[W  
template < typename T2 > i~J;G#b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NvjJ b-u  
} ; ?t@v&s  
gqib:q ;r  
W\f9jfD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 avp; *G }  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iA_8(Yo  
ydv3owN  
~8`:7m?  
Ut]+k+ 4  
  class holder TgU**JN)  
  { 6B$q,"%S@  
public : JFL>nH0mk.  
template < typename T > t]1ubt2W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T2 ?HRx  
  { f^e6<5gdf  
  return assignment < T > (t); ^5=UK7e5KY  
} sM1RU  
} ; EPW7+Ve  
*s}|Hy  
o  A* G  
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: ?j7vZ}iRi  
Rd+P,PO  
  static holder _1; 04!(okubyp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7:=5"ScV  
0e["]Tlnm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l6[lJ0Y  
而不用手动写一个函数对象。 ! 0/z>#b  
!~<siy  
Q4s&E\}  
O gmO&cE  
四. 问题分析 v;y0jD#b  
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。 xa( m5P  
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。 2}}?'PwwT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %,b X/!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &Y@#g9G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3HyhEVR-#~  
M4Z@O3OI E  
五. 问题1:一致性 !}3,B28  
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?| P,gdnV ^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 151tXSzLT  
"fQRk  
struct holder C-P06Q]  
  { c.H?4j7ga  
  // ghk5rl$   
  template < typename T > e`{0d{Nd  
T &   operator ()( const T & r) const @D`zKYwX1  
  { i`%.  
  return (T & )r; N$?cX(|7  
} !Q-wdzsp?  
} ; V9x8R  
$mco0 %$  
这样的话assignment也必须相应改动: zvv:dC/p<  
t0PQ~|H<KV  
template < typename Left, typename Right > NnxM3*  
class assignment %R0v5=2'  
  { V'Y{v  
Left l; xFp<7p L  
Right r; +-068k(  
public : #`tD1T{;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yeD_j/  
template < typename T2 > U6 82 Th  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?SY<~i<K-  
} ; 71B3a  
nN`"z3o  
同时,holder的operator=也需要改动: w#PZu+  
ZofHi c  
template < typename T > #_Ea[q7v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^o<:;{  
  { 0rMqWP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .")b?#K  
} o%(bQV-T  
/L) 9tt.  
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。 +?-qfp,:0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w`yx=i#  
6X+}>qy  
return l(rhs) = r; coQ[@vu  
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。 ){Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DM7}&~  
1JTbCS  
template < typename Tp >  0V11#   
class constant_t -oBI+v&  
  { AfWl6a?T8:  
  const Tp t; 3_qdJ<,  
public : 9n}A ^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p?rK`$U+J  
template < typename T > ;?6>mh(`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H$!-f>Rxa  
  { y{rn-?`{  
  return t; C@dGWAG  
} F%6*Df;cSe  
} ; 5ouQQ)vA  
qR,.W/eS8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  ';lfS  
下面就可以修改holder的operator=了 |n P_<9[  
+802`eax  
template < typename T > iV)ac\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |Mg }2!/L  
  { 6zYaA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O.:I,D&]  
} D?u`  
.K9l*-e[=  
同时也要修改assignment的operator() cqQRU  
.Vx|'-u  
template < typename T2 > GEE ]Kr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;e;\q;GP  
现在代码看起来就很一致了。 >_Uj?F:  
}z'DWp=uN  
六. 问题2:链式操作 Tx+ p8J|Yr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4: sl(r  
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。 { vfq  
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。 (L#%!bd  
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。 huAyjo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \y*j4 0  
vj3isI4lU  
template < typename T > N~g%wf@w  
struct result_1 ?:}Pa<D&K  
  { SMq9j,k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /_OOPt=G  
} ; Zd<[=%d  
R#0{Wg0O)  
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: ,+-?Zv 2  
k}B DA|\s  
template < typename T > jfSg){  
struct   ref hPPB45^  
  { 8IWw jyRr  
typedef T & reference; *CUdGI&  
} ; vv h.@f  
template < typename T > aYj%w  
struct   ref < T &> XM!M%.0WS  
  { =h\E<dw  
typedef T & reference; "]<}Hy  
} ; a%n'%*0  
PPgW ^gj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >ITEd  
nO_!:6o".  
template < typename T > }N|\   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u{+!& 2}k  
  { 6^ik|k|  
  return l(t) = r(t); DQ5W6W  
} 6K// 1U$  
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。 Q [:<S/w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R9=K(pOT  
#NJ<[Gew  
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 E._hg+ (Hi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .Cfp'u%\;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hZ o5p&b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \1{_lynD  
最后的布局是: k#jm7 +  
                Add 7sguGwg)_  
              /   \ N(7u],(Om  
            Divide   5 86{ZFtv  
            /   \ ~>w:;M=sV8  
          _1     3 BK*UR+,  
似乎一切都解决了?不。 >t,O2~  
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。 YE_6OLW  
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。 r]-+bR  
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: {r{>?)O  
hg#c[sZL  
template < typename Right > \P?--AI q<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @WJf)  
Right & rt) const +{0=<2(EC  
  { Wbd_a R (  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bn_g-WrT  
} 9@etg4#]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D8 wG!X  
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。 H` Lu"EK  
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。 |YXG(;-BS  
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。 [ )k2=67  
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。 `OLB';D  
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? fr]Hc+7  
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: UhBz<>i;!  
'v+96b/;  
template < class Action > /=- h:0{M  
class picker : public Action 8'% +G  
  { 'rh\CA/}D  
public : m>O2t-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,L~snR'w  
  // all the operator overloaded >E~~7Yal  
} ; g6`.qyVfz'  
oo'iwq-\  
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。 |} 9GHjG  
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: VHj*aBHB  
-rRz@Cr  
template < typename Right > +ruj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v<`$bvv?  
  { LiF.w:}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^Wk0*.wg  
} R1~7F{FW  
0pCDE s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m9k2h1  
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。 pdy+h{]3  
$ JuLAqq  
template < typename T >   struct picker_maker }R\B.2#M_@  
  { <@%ma2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #e*$2+`[A  
} ; 8W{ g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gi '^qi2  
  { Yr:>icz|  
typedef picker < T > result; s7AI:Zv  
} ; %K`4k.gN  
BHIM'24bp  
下面总的结构就有了: 8@Q"YA 3d+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7V |"~%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?SB5b,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 np= J:v4  
至此链式操作完美实现。 sgR 9d  
: qr} M  
@!Y.935/0  
七. 问题3 ?!rU |D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z[%[bs2{  
:> x:(K  
template < typename T1, typename T2 > ^=3 ^HQ'Zm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hg!x_Eq|  
  { 2Sv>C `FMU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); miWw6!()  
} 5,Qy/t}K  
p~ mN2x]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >&g2 IvDS  
0;'j!`l9  
template < typename T1, typename T2 > ))$ CEh"X  
struct result_2 *?s/Ho &'  
  { (1OW6xtfG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;k-g _{M  
} ; }D(DU5r  
_8Pmv$   
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? s-fKh`  
这个差事就留给了holder自己。 PZ~`O  
    EC0zH#N  
n&3iz05}  
template < int Order > e3G7K8  
class holder; .`b4h"g:  
template <> q=J9L Q  
class holder < 1 > -i2D#i'  
  { Z+OAs0}mV  
public : T<! \B]  
template < typename T > 3{6ps : w  
  struct result_1 o$*bm6o  
  { f;&` 9s| 1  
  typedef T & result; Au~+Zz|mQ  
} ; A3m{jbh  
template < typename T1, typename T2 > q|?`Gsr  
  struct result_2 LNWqgIq  
  { {H/8#y4qp&  
  typedef T1 & result; V}j %gy`  
} ; NU BpIx&  
template < typename T > \z&03@Sw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J{a Q1)  
  { tvG g@Xs\  
  return (T & )r; hqdC9?\  
} `8.1&fBr  
template < typename T1, typename T2 > IY-(- a8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F0X5dv  
  { "v*oga%  
  return (T1 & )r1; ^U R-#WaQ  
} gNG0k$nP  
} ; vsOdp:Yp9!  
eV@4VxaZ  
template <> `M towXj  
class holder < 2 > }(8D!XgWa  
  { z7D*z8,i  
public : i7Y s_8A"9  
template < typename T > BXagSenc  
  struct result_1 <>ZBW9  
  { o6`Y7,]  
  typedef T & result; 3RBpbTNWp  
} ; 6:e}v'q{  
template < typename T1, typename T2 > z_5rAlnwT.  
  struct result_2 WV5r$   
  { |_xZ/DT  
  typedef T2 & result; ]b5%?^Z#  
} ; m~A[V,os  
template < typename T > R (+h)#![  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =vB]*?;9  
  { 3t J=d'U  
  return (T & )r; !y[}|  
} T)$ 6H}[c  
template < typename T1, typename T2 > Z1XUYe62  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R!:eYoQ  
  { OqAh4qa,$  
  return (T2 & )r2; m70`{-O  
} s{x*~M$vt  
} ; cij]&$;Q  
K|P9uHD  
uK+9gTv  
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> >。 iX0]g45o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #"3[f@|e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T%;k%  
]{q- Y<{"  
return l(i, j) = r(i, j); Y^*Lh/:h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A&X  
Y3 Pz00x  
  return ( int & )i; :pL1F)-*  
  return ( int & )j; r_qncy,F  
最后执行i = j; ^=4I|+P,6.  
可见,参数被正确的选择了。 {ziYd;Ys1  
=rf )yp-D  
(Von;U  
W>aQ tT  
:8\*)"^E  
八. 中期总结 1[fkXO{  
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: 1 Ovx$ *  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *o:B oP=S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qd&d\w/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yhw:xg_;Kz  
\UkNE5  
Pl>nd)i`  
d=xI   
;L\!g%a  
{Oc?C:aI=  
九. 简化 t(uB66(_F  
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。 S20 nk.x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '/gxjr&  
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:  )zk?yY6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z<3}TD  
  +-*/&|^等 :JTRRv  
2. 返回引用。 L~?,6  
  =,各种复合赋值等 8S[ <[CH  
3. 返回固定类型。 /Gh x2B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~x +:44*  
4. 原样返回。 eE#81]'6a  
  operator, cAsSN.HFS  
5. 返回解引用的类型。 S+Y y  
  operator*(单目) &kr_CP:;  
6. 返回地址。 uJ) \P  
  operator&(单目) >h/)r6  
7. 下表访问返回类型。 _^ CQ*+F  
  operator[] z$8e6*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZPxOds1m  
  operator<<和operator>> 1A)wbH)  
kcma/d  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 WL]Wu.k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )M|O;~q  
^Xt]wl*]+  
template < typename Left > H;b'"./  
struct value_return P}.yEta  
  { ]/<Qn-BbU  
template < typename T > mTb2d?NS  
  struct result_1 w'5dk3$"  
  { CwH)6uA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O)=73e\  
} ; |~=?vw< W  
zn?a|kt  
template < typename T1, typename T2 > '%eaK_+7  
  struct result_2 ^}Dv$\;6  
  { 4/mj"PBKL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f4aD0.K.g|  
} ; /%}YuN  
} ; mXN1b!  
l+3%%TV@L  
;|2;kvf"w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +gD)Yd  
.x-Z+Rs{g  
下面我们来剥离functor中的operator() q9a wzj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~; O= 7  
]>S$R&a  
return l(t) op r(t) ?Ss RN jeL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S*DBY~pZy  
return op l(t) [<3Q$*Ew  
return op l(t1, t2) EiIFVP   
return l(t) op [&]YVn>kj  
return l(t1, t2) op {*5;:QnT  
return l(t)[r(t)] ui#1+p3G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5>z:[OdY*  
lG[ )8!:+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: sP8-gkkor  
单目: return f(l(t), r(t)); *{D:1S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !tFU9Zt  
双目: return f(l(t)); V"Y Fu^L  
return f(l(t1, t2)); |0vHy7CE  
下面就是f的实现,以operator/为例 [#3Cg%V  
~:RDw<PWp  
struct meta_divide :BZx ) HxQ  
  {  qzU2H  
template < typename T1, typename T2 > (1r>50Ge  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,[K)E  
  { n9-q5X^e>  
  return t1 / t2; 2YP"nj#  
} @T~#Gwv  
} ; 7gR;   
{dSU \':  
这个工作可以让宏来做: iR}i42Cu  
S;AnpiBM8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &0<R:K?>N  
template < typename T1, typename T2 > \ 7yCx !P;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9|kEq>d  
以后可以直接用 ?D$b%G{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s%TO(vT  
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 @*`UOgP7  
(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。。。) |{|r? 3  
G]3ML)l  
:Ro" 0/d  
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 F# 37Qv  
*mhw5Z=!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uub%s`O  
class unary_op : public Rettype |~" A:gf  
  { .1?i'8TF  
    Left l; :z,vJ~PW  
public : Jv{"R!e"P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 f#a_  
]zR;%p  
template < typename T > XGup,7e9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0|+hm^'_  
      { :M?')  
      return FuncType::execute(l(t)); !&:W1Jkp(  
    } OXCml(>{  
^[?+=1 k  
    template < typename T1, typename T2 > L4A/7Ep  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +q, n}@y=  
      { M0IqQM57N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9oau _Q#  
    } !m O] zn  
} ; ZtK%b+MBP  
; dHOH\,:  
NVh>Q>B$_  
同样还可以申明一个binary_op ZzaW@6LJF  
lo;9sTUHT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %m\G'hY2  
class binary_op : public Rettype wT AEJ{p  
  { {aa,#B] i  
    Left l; cW|Zgz8vv  
Right r; DBrzw+;e3  
public : mbG^fy'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (a4y1k t-  
J3}C T  
template < typename T > m_ONsZHy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jE5 9h  
      { Fu$Gl$qV?%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )^2jsy -/  
    } g<0%-p  
LFM5W&?  
    template < typename T1, typename T2 > K~~*M?.Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bzL;)H4Eo  
      { ,?N_67  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V`&*%xgGR  
    } l{SPV8[i  
} ; dE!=a|Pl  
k)t8J\  
-+2xdLa63  
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 hr"+0KeX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZjbG&oc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XlcDF|?{.  
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。 Evgq}3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0JL6EL>_  
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。。。 k.f:nv5JO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iP\&fZY_  
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) I8wVvs;k  
下面是修改过的unary_op N0KRND  
?U[nYp}"v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $W]guG  
class unary_op 48*pKbbM4  
  { QL!+.y%  
Left l; ;xC~{O  
  HQj4h]O#  
public : JWjp<{Q; 1  
QF6JZQh<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F&j|Y>m  
p" W0$t.  
template < typename T > z`{zqP:  
  struct result_1 l]=$<  
  { EF{'J8AQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <g1hdF0  
} ; yFtf~8s3  
tl#s:  
template < typename T1, typename T2 > 6y!?xot  
  struct result_2 X(q=,^Mp  
  { ~a,'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]*Ki7h |B  
} ; 1M FpuPJk  
| (9FV^_  
template < typename T1, typename T2 > $ aBSr1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m8A1^ R  
  { C8zeqS^N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9uoj3Rh<  
} B>2 1A9&  
5!fW&OiY  
template < typename T > vy y\^nL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N>\?Aeh  
  { {/!"}{G1e  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]Y! Vyn  
} #$T"QL@  
md LJ,w?{  
} ; < R%6L&  
\>azY g  
1caod0gor  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [m&ZAq  
好啦,现在才真正完美了。 q9]L!V 9Rv  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7u0R=q  
5!p'n#_  
template < typename Right > H5t`E^E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @x ]^blq  
  { zhL,BTH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?E@[~qq_  
} "$YLU}S9  
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。 4u7>NQUDu  
nL~ b   
m(]IxI  
\,t<{p_Q  
xGk4KcxKs  
十. bind H43D=N&  
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。 ,6pH *b $  
先来分析一下一段例子 N'.+ezZ;h  
|:BYOxAYZ8  
j"8N)la  
int foo( int x, int y) { return x - y;} izo $0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jo#F&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Uwa1)Lwn  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (j"MsCwE  
我们来写个简单的。 5aQg^f%\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #E)]7!_XG  
对于函数对象类的版本: 3&:fS|L~c  
qRLypm  
template < typename Func > 6%1o<{(%f  
struct functor_trait T+!kRigN~P  
  { ?!-im*~w  
typedef typename Func::result_type result_type; wB"Gw` D  
} ; 5(Oc"0''H  
对于无参数函数的版本: FQl|<l6  
AW68'G*m  
template < typename Ret > hKYPH?b%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :E*U*#h/  
  { Dw,f~D$+ic  
typedef Ret result_type; )Cfrqe1^  
} ; +2O_LPV$,  
对于单参数函数的版本: 4N: ;Mo&B  
6>J #M  
template < typename Ret, typename V1 > _gh7_P^H=d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3/05ee;|  
  { Bk <P~-I  
typedef Ret result_type; *h9vMks o  
} ; s50ln&2  
对于双参数函数的版本: }C}_ I:=C  
UlytxWkUX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h (2k;M^s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gp2)35  
  { {*Pp^ r  
typedef Ret result_type; ![%,pip2/&  
} ; b"9,DQB=i  
等等。。。 N4-J !r@#~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,iUx'U  
4pv :u:Z  
template < typename Func > &.B6P|N'  
struct func_return bux-t3g7+  
  { 8?XZF[D  
template < typename T > X.<R['U&\  
  struct result_1 l[k$O$jo  
  { :B~c>:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '"^JNb^I  
} ; CXZeL 1+  
!f 6  
template < typename T1, typename T2 > :DJ@HY  
  struct result_2 w4a7c  
  { eH{ 9w8~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Tnzg`0I  
} ; ]9Hy "#Fz  
} ; Ea?.H Rxl  
Ags`%(  
<& iBR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g!ww;_  
cK&oC$[r-  
template < typename Func, typename aPicker > = @o}  
class binder_1 63=m11 Z4  
  { 'o L8Z  
Func fn; qzz'v  
aPicker pk; M5uN1*   
public : !4:,,!T  
oDa{HP\O]W  
template < typename T > TZg7BLfy  
  struct result_1 #C^m>o~R  
  { Q #gHD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X$f%Ss  
} ; .EO1{2=  
L8ke*O$  
template < typename T1, typename T2 > q0wVV  
  struct result_2 (6nw8vQ  
  { HenJlo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~@lNBF  
} ; F04Etf 2k  
R8l9i2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xJCpWU3wM  
{W]jVh p  
template < typename T > 7_,gAE:kG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \BL9}5y  
  { @#apOoVW>  
  return fn(pk(t)); Sls> OIc  
} /Ny&;Y  
template < typename T1, typename T2 > +Sfv.6~v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=2D^ G#qE  
  { F*f)Dv$p  
  return fn(pk(t1, t2)); ]_s]Q_+E  
} )T?ryp3ev  
} ; KXJHb{?  
k&b>-QP6  
~ 4a aJ0  
一目了然不是么? Lg1Usy%  
最后实现bind ,tZwXP{  
)c/] 8KU  
7 <xxOY>y  
template < typename Func, typename aPicker > |Bp?"8%*l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /!hW6u5  
  { $Tg$FfD6&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;Peyo1  
} '&d4xc  
Y~Rwsx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =>G A_  
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。 #^Y,,GA  
:"4~VDu  
十一. phoenix m| Z)h{&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (]:G"W8f  
F}Au'D&n_  
for_each(v.begin(), v.end(), @lwqk J  
( &+v&Dd&  
do_ 9L};vkYk#  
[ |NI0zd  
  cout << _1 <<   " , " ?@_dx=su  
] rfjQx]3pB  
.while_( -- _1), O%r<I*T^r  
cout << var( " \n " ) >KE(%9y~  
) fOVRtSls  
); z?PF9QL1  
B !XT:.+  
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: }49?Z3  
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 uyj5}F+O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;c`B '  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?U |lZ~o  
+~-|( y  
DcOLK\  
template < typename Cond, typename Actor > hXCDlCO  
class do_while D)Zv  
  { DCj!m<Y&  
Cond cd; /SiQw7yp%  
Actor act; ^N]*Zf~N?  
public : oW6.c]Vo  
template < typename T > WCH>9Z>cj  
  struct result_1 >9 iv>  
  { KvQ9R!V  
  typedef int result_type; du !.j  
} ; "jSn`  
FB@G.f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yZ`\.GgC^&  
(~jOtUyT  
template < typename T > WI%,m~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rZLMY M  
  { +mJAIjH  
  do >_@J&vC  
    { FW2} 9#R  
  act(t); OHU(?TBo  
  } >a<;)K^1  
  while (cd(t)); M<SZ7^9<  
  return   0 ; e*tOXXY1  
} Px<;-H`  
} ; %\A~w3E  
?1YK-T@  
fA8 ,wy|>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?g 3sv5\u  
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。 j0J6ySlY  
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。 C-8@elZ1  
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。 *`kh}  
下面就是产生这个functor的类: !>M: G:K  
d/MMPge3  
){v nmJJ%  
template < typename Actor > -{dw Ll_  
class do_while_actor 7j^,4;  
  { .m .v$(  
Actor act; ' `S,d[~  
public : ^Oo%`(D?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hGsY u)  
},l3N K  
template < typename Cond > }q^CR(h (R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |.YL 2\  
} ; % 74}H8q_z  
k3&Wv  
\n}cx~j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [,VD^\  
最后,是那个do_ +S$x}b'5q  
]c08`  
v''$qMQ)  
class do_while_invoker MZ0 J/@(  
  { ,ecFHkT>  
public : GE|V^_|i  
template < typename Actor > vV%w#ULxE~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G3q\Z`|3h  
  { u BvN*LQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); Kg 56.$  
} 2vynz,^ET  
} do_; 4v;/"4)'  
_f/6bpv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bi QDupTz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D_g+O"];P  
最后来说说怎么处理break和continue ]`LMy t0  
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。 .RdnJ&K*  
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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