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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h(l4\)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =W$ f +  
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, w9Bbvr6  
Bf1,(^3XH  
% \IB_M  
4}E|CD/pZ  
  class filler 2+ m%f"  
  { B>hf|.GI  
public : 50q(8F-N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rozp  
} ; m-Z<zEQ  
4i|yEf  
LVP2jTz  
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: 38#BINhBt  
MH7 n@.t  
)7jjfD\  
#q#C_"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Au~l O  
&c>%E%!"  
p8,Rr{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w+($= n~  
0N>NX?r  
0h=NbLr|S-  
0}H7Xdkp  
二. 战前分析 c&me=WD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 z-ns@y(f@X  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &m[ZpJ9  
^,O%E;g^#  
&8$Gy u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A{X:p3$eN  
  /* --------------------------------------------- */ blyU5 3g  
vector < int *> vp( 10 ); 0P i+ (X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [}:;B$,  
/* --------------------------------------------- */ pZHx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >J(._K  
/* --------------------------------------------- */ F#Y9 @E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $r+ _Y/  
  /* --------------------------------------------- */ 4:wVT;?a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v_^>*Vm*  
/* --------------------------------------------- */ U1nObA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C)Ep}eHjf_  
;&7dX^oH  
*WMI<w~_  
bji5X')~#  
看了之后,我们可以思考一些问题:  qHVZsZ  
1._1, _2是什么? Sq22]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &`x1_*l  
2._1 = 1是在做什么? hvW FzT5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lEAf\T7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8_$[SV$q  
F^4mO|  
`4IZ4sPi  
三. 动工 /vgEDw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }Um,wY[tK  
gI~B _0x  
R|D%1@i]  
*{y({J  
template < typename T > <tUl(q+ty  
class assignment z H|YVg  
  { (>]frlEU~  
T value; "t0l)P*C}  
public : 2nra@  
assignment( const T & v) : value(v) {} VN3 [B eH  
template < typename T2 > ^5E:hW [*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~t+T5`K  
} ; aFw \ w>*^  
kB[l6`  
pYN.tD FO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h4ozwVA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q&5s,)w-  
kF]sy8u]  
G]v BI=  
UpTVLx^c  
  class holder mY= Q#nG  
  { c,j[ix  
public : '8w}m8{y  
template < typename T > {<cL@W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B)/L[ )S  
  { @bRKJPU9)  
  return assignment < T > (t); e@h (Zwp  
} h-.xx 4D  
} ;  ^t}1 $H  
Lm&BT)*  
l4bL N  
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: -#Bk  
Talmc|h  
  static holder _1; "LNLM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =O%Hf bx  
G!)Q"+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;~,)6UX7  
而不用手动写一个函数对象。 N?EeT}m_  
rSa=NpFxLu  
FW"n+7T  
Nn#;Kjul.  
四. 问题分析 .QU]  
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。 x?7z15\  
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。 4^Ke? ;v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C;3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mWUkkR(/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -{XDQ{z<%  
;,lFocGv  
五. 问题1:一致性 Y{d-k1?s5  
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?| J ?0P{{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tdsfCvF= a  
"IHFme@^  
struct holder H-,p.$3}  
  { y[{}124  
  // ~2;\)/E\  
  template < typename T > ^ItL_ 4  
T &   operator ()( const T & r) const LzTdi%u$0|  
  { Hp>_:2O8s  
  return (T & )r; -K (>uV!?  
} w2SN=X~#  
} ; Z'UhJuD5  
}Uu#N H  
这样的话assignment也必须相应改动: hnimd~E52k  
g43(N!@g  
template < typename Left, typename Right > &gF9VY  
class assignment [*J?TNk  
  { :85QwN]\  
Left l; TKp2C5bX  
Right r; '':MhRb  
public : x7xMSy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .uinv  
template < typename T2 > JU#m?4g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'gtcy  
} ; _WR/]1R  
"m%EFWUOl  
同时,holder的operator=也需要改动: =w!2R QB  
cd|/ 4L 6  
template < typename T > T65"?=<EB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X[!S7[d-y  
  { Wn{MY=5Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v|MT^.  
} Cg(&WJw(ep  
sd%m{P2  
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。 IczMf%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xO^lE@a o  
}_BNi;H  
return l(rhs) = r; Wo(m:q(Om  
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。 Eunmc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lc3N i<3v  
a!EW[|[Q  
template < typename Tp > ;t M  
class constant_t U[?f@.&  
  { $>7T s>8  
  const Tp t; )5NWUuH 5  
public : ^(s(4|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} erKi*GssZ  
template < typename T > O!t=,F1j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ih N^*P:Fo  
  { LzxO=+=9!q  
  return t; 8|(],NyEJ  
} /'/i?9:  
} ; 4jc?9(y%  
nu)YN1 *  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5Bt~tt  
下面就可以修改holder的operator=了 $<9u:.9xf  
 |e<$  
template < typename T > 9 p,O>I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T^F83Py<  
  { S['cX ~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ol K+|nR  
} I$R1#s  
hQ}_(F_H  
同时也要修改assignment的operator() z%1e>`\E  
^f57qc3nF  
template < typename T2 > [mQdc?n\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y/5(BK)  
现在代码看起来就很一致了。 MsZx 0]  
$o0.oY#  
六. 问题2:链式操作 IT7],pM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 peHjKK  
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。 !9{UBAh  
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。 r\cY R}v  
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。 F2\&rC4v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R={#V8D~  
6$0<&')Yb  
template < typename T > OwEu S#-  
struct result_1 tJ7F.}\;C  
  { #.!#"8{0_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y9gw ('\w  
} ; jABFdNjri  
SME9hS$4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =j{tFxJ  
4l{$dtKbI  
template < typename T > 93Zij<bH?e  
struct   ref Mna yiJl  
  { c%WO#}r|  
typedef T & reference; xXc>YTK'  
} ; ~ g-(  
template < typename T > ^|=P9'4Th  
struct   ref < T &> LF @_|o I  
  { PU[<sr#,  
typedef T & reference; ^^zj4 }On?  
} ; * nFzfV  
0w: 3/WO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 97U OH  
xticC>  
template < typename T > vcsSi%M\U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (w{T[~6  
  { j!y9E~Zz  
  return l(t) = r(t); :p,|6~b$  
} IuT)?S7O*k  
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。 ;c>"gW8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .k-6LR  
5eE\ X /  
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 kG{};Vm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y9|!= T%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4'=Q:o*w`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gS'7:UH,  
最后的布局是: >~Xe` }'  
                Add Yku6\/^  
              /   \ M.6uWwzQR  
            Divide   5 -KV,l  
            /   \ @0s' (  
          _1     3 _"Z?O)d*  
似乎一切都解决了?不。 NuSdN> 8ll  
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。 G<=I\T'g;  
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。 Y<u%J#'[  
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: /Jc{aw  
8nu!5 3  
template < typename Right > qHp2;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0O,;[l  
Right & rt) const !mTq6H12 !  
  { vBOY[>=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !'~Ldl  
} /8Y8-&K0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RRPPojKZ  
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。  ?ueL'4Mm  
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。 sT"ICooc  
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。 TIZ2'q5wg  
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。 4r `I)  
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? <8;~4"'a  
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: 38T] qz[Sn  
l`N4P  
template < class Action > )DhE~  
class picker : public Action ;"u,G!  
  { W^h,O+vk  
public : fv#ov+B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} " acI:cl?,  
  // all the operator overloaded xGQP*nZ  
} ; W4&8  
k}F7Jw#.  
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。 Z{BK@Q4z  
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: R.*;] R>M  
<W!nlh  
template < typename Right > 2I}+AW!!=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,*U-o}{8C?  
  { Za1mI^ L1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ i, [^  
} E"_{S.Wc  
l^ay* H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jw@X5-(Cp  
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。 R[v0T/  
9#9bm  
template < typename T >   struct picker_maker v0dzM/?*  
  { )I3E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >;1w-n  
} ; pP1DR'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HEbL'fw^s  
  { >!@D^3PPA  
typedef picker < T > result; b9vud r  
} ; -%Vh-;Ie(  
d@g29rs  
下面总的结构就有了: +B " aUF  
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=qhb;  
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。 [n| }>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  mjP  
至此链式操作完美实现。 |Vqm1.1/Zv  
w-ald?`  
fcEm :jEZ*  
七. 问题3 &WBpd}|+Y  
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。 2<5LQr  
)L6 it  
template < typename T1, typename T2 >  ..E_M$}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9ybR+dGm+  
  { Z(c SM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;Us6:}s  
} SQ> Yf\  
:t!J 9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PvV\b<Pe+  
:*,!gf  
template < typename T1, typename T2 > ^|.T \  
struct result_2 zO\_^A|8H  
  { =23B9WT   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &odQ&%X  
} ; Zf}2c8Vc4  
/nA>ox78  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F/lL1nTdK  
这个差事就留给了holder自己。 CHv n8tk  
    FT~c|ep.  
M !"Q7>d  
template < int Order > mfI[9G  
class holder; Bf00&PE;  
template <> ;kZD>G8  
class holder < 1 > u`Nrg<  
  { ";(m,i f-  
public : >S`=~4  
template < typename T > @HMH>;haE  
  struct result_1 *(q{k%/M  
  { 5OGwOZAj52  
  typedef T & result; hs;|,r  
} ; !gRU;ZQU_  
template < typename T1, typename T2 > 0 fT*O  
  struct result_2 3{co.+  
  { rwUhNth-Qh  
  typedef T1 & result; ^0>^5l'n  
} ; ,e1c,}  
template < typename T > uGXvP(Pg'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~I> |f  
  { W`_Wi*z4  
  return (T & )r; 3=ME$%f  
} 6zU0 8z0-  
template < typename T1, typename T2 > rtvLLOIO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |>j^$^l~  
  { ;WN% tI)  
  return (T1 & )r1; Ja*,ht(5  
} >BO!jv!a  
} ; cp8w _TPU  
tQ; Fgv8Y!  
template <> M_E$w$l2<  
class holder < 2 > OI)k0t^;D  
  { #Qz 9{1\G  
public : K ~\b+  
template < typename T > qfFa" a  
  struct result_1 LL3| U  
  { fy>3#`T-  
  typedef T & result; !$iwU3~<  
} ; Z%.L d2Q{  
template < typename T1, typename T2 > x?{l<mc  
  struct result_2 lxXF8c>U  
  { 5C`Vno~v  
  typedef T2 & result; ',FVT4OMw  
} ; SP2";,%/9  
template < typename T > ;+f(1=x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j/uMSE  
  { e jk?If 07  
  return (T & )r; : LX!T&  
} o%]b\Vl6  
template < typename T1, typename T2 > j y p.2c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DP*V|)  
  { Sb?v5  
  return (T2 & )r2; K~UT@,CS60  
} ?j!/ Hc/b4  
} ; !JDyv\i}  
I %1P:-  
P&o+ut:  
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> >。 Tff eCaBv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }/NL"0j+4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :8)3t! A  
u?g;fh6  
return l(i, j) = r(i, j); +)( "!@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V^G+_#@,,  
%7TG>tc  
  return ( int & )i; b7M)  
  return ( int & )j; 1?p:66WmR  
最后执行i = j; ABtv|0K  
可见,参数被正确的选择了。 ) { "}bMf  
+Sv2'& B  
Sf`?j  
2rP!]  
zBrqh9%8e  
八. 中期总结 i"!j:YEo  
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: $I4J Kh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g fv?#mp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :NwFJc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P]4u`&  
14-uy.0[  
)lx;u.$4  
Q?m= a0g  
y7R{6W_U>  
?y*yl  
九. 简化 Z +}# Ic  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U3>ES"N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .a]av   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: '! ;Xxe5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5Obv/C  
  +-*/&|^等 L{6Vi&I84[  
2. 返回引用。 R /c-sV  
  =,各种复合赋值等 ve/|"RB  
3. 返回固定类型。 Z=s]@r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #k)J);&ZA  
4. 原样返回。 8g_GXtn(z  
  operator, /Q9iO&Vu  
5. 返回解引用的类型。 @2A&eLw LH  
  operator*(单目) Z oKXao  
6. 返回地址。 lS`VJA6l.  
  operator&(单目) j=b-Y  
7. 下表访问返回类型。 #5IfF~* i  
  operator[] i'Q 4touy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9;pD0h|  
  operator<<和operator>> \%;5$ovV  
_vE[TFy  
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。 CM%;r5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +u7nx  
za4:Jdr  
template < typename Left > V@ph.)z  
struct value_return =G/`r!r*0I  
  { \]t }N  
template < typename T > f'M7x6W  
  struct result_1 QW@`4W0F  
  { G?yG|5.pU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1FEY&rpR  
} ; s\1c.  
N^tH&\G\m  
template < typename T1, typename T2 > 0',-V2  
  struct result_2 h IUO=f  
  { [E%Ov0OC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z 4`H<Pn  
} ; e#uF?v]O  
} ; |S VL%agZ  
RT=(vq @  
L/J)OJe\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D~<0CQ3n.  
}%eXGdC  
下面我们来剥离functor中的operator() w w{07g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y)v_O_`  
wd~!j&`a  
return l(t) op r(t) '^6x-aeq[D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #v4q:&yKf  
return op l(t) *e-+~/9~  
return op l(t1, t2) VbzW4J_  
return l(t) op @460r  
return l(t1, t2) op IOOAaa @(  
return l(t)[r(t)] !tofO|E5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .Cf`D tK  
nqyB,vv0  
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: zz+[]G+"2m  
单目: return f(l(t), r(t)); % g*AGu`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9"~,ha7S$  
双目: return f(l(t)); b6UD!tXp  
return f(l(t1, t2)); jPNm $Y1  
下面就是f的实现,以operator/为例 4 '6HX#J  
U ORoj )$I  
struct meta_divide [P23.`G~J  
  { <O?UC/$)7  
template < typename T1, typename T2 > U: Q&sq8U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VlQaT7Q  
  { n~NOqvT <  
  return t1 / t2; a5xp[TlXn.  
} `[Xff24(eb  
} ; n$T'gX#5  
<U() *0  
这个工作可以让宏来做: xT$9M"  
^8yhx-mgb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wtw  
template < typename T1, typename T2 > \ S>pbplE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V<;w  
以后可以直接用 r/vRaOg>X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iv/!c Mb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 noa =wy  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sC.aT(meJ  
,s,VOyr @F  
,2YkQ/ >  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 KDX34Fr1  
\{ui{8+G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2,X~a;+  
class unary_op : public Rettype eD481r  
  { L(2KC>GvA  
    Left l; %kJ_o*"  
public : JW4~Qwx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MdOQEWJ$|  
5L}qL?S`x|  
template < typename T > hs"=>(P)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o4"7i 9+g  
      { M1/Rba Q  
      return FuncType::execute(l(t)); RMx$]wn_  
    } jLs-v  
MZX-<p+  
    template < typename T1, typename T2 > }G#TYF}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3i'L5f67  
      { Xn'{g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }qf)L .  
    } .*s1d)\:  
} ; dt(#|8i%  
Rx22W:S=C.  
g= ql 3N  
同样还可以申明一个binary_op ?m?DAd~ZY  
02_%a1g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ul$^]ZWkI  
class binary_op : public Rettype Wa {>R2h\  
  { ;U=RV&  
    Left l; .'y]Ea  
Right r; !Rzw[~  
public : Tc DkKa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8_S<zE`Ha  
0OndSa,  
template < typename T > <4{,u1!t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;:[!I]E0  
      { 2?9SM@nAY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EVW{!\8[  
    } JEK 6Ms;)A  
w}<CH3cx  
    template < typename T1, typename T2 > ^f -?xXPx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dcgz<m  
      { ,[lS)`G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ix<sorR H  
    } i 5"g?Wa2N  
} ; CVh^~!"7j  
6p X[m{  
yu'2  
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 El~x$X*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F8J;L](Dq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8v},&rhPQq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I&oHVFY+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9nFPGIz+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a3wTcp "r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^gwVh~j  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U}55;4^LX  
下面是修改过的unary_op O3JN?25s  
SEn-8ZF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rl7V~dUY  
class unary_op +)#d+@-  
  { P~V0<$C  
Left l; q^ {Xn-G  
  pv.0!a/M  
public : bY4~\cP.  
'J (4arN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jJc?/1jv  
HG2i^y  
template < typename T > =y; tOdj  
  struct result_1 W_NQi  
  { em  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &wbe^Wp  
} ; 7-"ml\z  
\$o!M1j  
template < typename T1, typename T2 > uFM]4v3  
  struct result_2 uUUj?%  
  { k#8,:B2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pm+_s]s,  
} ; (c `t'e  
pJC@}z^cw  
template < typename T1, typename T2 > }LDH/# u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [-X=lJ:+h  
  { }JXAG/<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v,N*vqWS  
} .z u0GsU=  
P;D)5yP092  
template < typename T > X'4g\)*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / c1=`OJ  
  { Fi+v:L|  
  return OpClass::execute(lt(t)); A2{u("^[6  
} #>+O=YO  
- Dm/7Sxd`  
} ; 7q>WO  
HhN;&67~Z  
.'md `@t  
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 x:W nF62  
好啦,现在才真正完美了。 kw8?:: <  
现在在picker里面就可以这么添加了: C0o 0 l>  
<0OZ9?,dm  
template < typename Right > >=|Dir  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6Y^UC2TBs  
  { -s`/5kD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -/:N&6eRb  
} S}Wj+H;  
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。 qJ=4HlLno  
:-B,Q3d  
zY\pZG  
1ID0'j$  
7mipj]  
十. bind ]sBSLEie '  
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。 c:0nOP  
先来分析一下一段例子 UPs*{m  
?{W@TY@S  
29DYL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gF( aYuk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MA\"JAP/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |^K-m42  
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。 0xbx2jlkY  
我们来写个简单的。 L~_3BX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gPO,Z  
对于函数对象类的版本: JivkY"= F  
 7e\g  
template < typename Func > z1t YD  
struct functor_trait Tbl~6P  
  { aqq7u5O1r  
typedef typename Func::result_type result_type; w=.w*?>  
} ; PtySPDClj  
对于无参数函数的版本: ~Zbr7zVn  
J0 BA@jH5  
template < typename Ret > %$/t`'&o-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HS3] 8nJW  
  { T `x:80  
typedef Ret result_type; X{A|{u=  
} ; zr~hGhfq  
对于单参数函数的版本: '_& Xemz  
q<mDs$^K  
template < typename Ret, typename V1 > /t=R~BJu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )N`a4p  
  { H!Gsu$C  
typedef Ret result_type; +uMOT#KjR  
} ; p=m)lR9  
对于双参数函数的版本: Z -3i -(  
h#Cq-^D#~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DIR_W-z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~kUdHne (  
  { XXsN)2  
typedef Ret result_type; *-~B{2b<  
} ; W99MA5P  
等等。。。 G8%Q$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H)&6I33`  
%a%x`S3  
template < typename Func > '\qd{mM\r  
struct func_return x<#Z3Kla  
  { Q2sX7 cE  
template < typename T > %N 8/g]`7  
  struct result_1 UELni,$  
  {  nN!/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kbjt  CI7  
} ; CR*R'KX D%  
EgO=7?(pW  
template < typename T1, typename T2 > Hn"xn79nc  
  struct result_2 __HPwOCG7  
  { ))"J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s[h& Uv"G  
} ; F(*~[*Ff  
} ; 9U1cH qV  
|:_WdU"Q]  
16"eyt>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lc ,te1  
S-{3'D[Nj  
template < typename Func, typename aPicker > 2_@vSwC  
class binder_1 !e?;f=1+E  
  { EsR_J/:Qe  
Func fn; "Ka2jw,  
aPicker pk; X]6Hgz66  
public : ?3bUE\p  
S2nF13u  
template < typename T > j)IXe 0dMC  
  struct result_1 >SO !{  
  { C'x?riJ/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sc Uh -y_  
} ; /Po't(-x  
icW?a9b&  
template < typename T1, typename T2 > k fER  
  struct result_2 ld58R  
  { f,GF3vu"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jUjgxP*7m  
} ; Kn~f$1  
W =YFe<Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %Od?(m"&  
)G$/II9d  
template < typename T > IV$pA`|V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rj zRZ  
  { GKf,1kns  
  return fn(pk(t)); RRh0G>*  
} WE""be8  
template < typename T1, typename T2 > Xq`|'6]/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7FL!([S5i  
  { u,i~,M  
  return fn(pk(t1, t2)); ud]O'@G<  
} FHpS?htRy  
} ; j:'sbU  
g.-{=kZ   
QixEMX4<  
一目了然不是么? _@I<H\^  
最后实现bind F9rxm  
ssbvuTr  
LGx]z.30B  
template < typename Func, typename aPicker > _:oB#-0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }3sj{:z{  
  { Y;3DU1MG0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l);M(<  
} gMe)\5`\Y  
{E *dDv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,Bh!|H(?L1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "~~Js~  
1eue.iuQ  
十一. phoenix ' b41#/-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9W3zcL8  
wc7gOrPpm  
for_each(v.begin(), v.end(), 7J@iJW],,  
( g?,\bmHE  
do_ 7b7~D +b  
[ _t[RHrs  
  cout << _1 <<   " , " f 7B)iI!  
] ]AoRK=aH  
.while_( -- _1), 3!_XFV  
cout << var( " \n " ) aewVq@ngq!  
) 0k"n;:KM8  
); ?@"F\Bv<h  
yPG,+uQ$.  
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: wZ7Opm<nt  
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 _U}pdzX?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A$gP: 1&m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rlc$2y@pU  
^ NZq1c  
K|Sh  
template < typename Cond, typename Actor > ,l-tLc  
class do_while ? &ie;t<7  
  { G9'Wo.$ t  
Cond cd; Jq0aDf f  
Actor act; H4C]%Q  
public :  + ]I7]  
template < typename T > S<Z]gY @c  
  struct result_1 _*\:UBZx6  
  { d{^9` J'  
  typedef int result_type; UIS\t^pJD  
} ; fFu+P<?"  
' S%?&4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %M"rc4Xd  
V$U#'G>m  
template < typename T > om6'%nXhn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A")F7F31c  
  { t[HfaW1W  
  do fBtTJ+51}  
    { !S6zC >  
  act(t); G 3))3]  
  }  )l 0\TF  
  while (cd(t)); Nl~'W  
  return   0 ; 1/b5i8I2 v  
} )b^yAzL?  
} ; 1F`1(MYt9  
{4B{~Qe;  
\@")2o+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9!CD25u  
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。 cJ[ gCS  
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。 dk<) \C"  
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。 W=zHD 9  
下面就是产生这个functor的类: }<m'Nkz<X  
#0OW0:Q  
XMt)\r.  
template < typename Actor > 5d ?\>dA  
class do_while_actor ?K5S{qG'O  
  { v6uXik  
Actor act; Jz"Yb  
public : Rr>nka)U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} < cNJrer  
L\)GPTo!x  
template < typename Cond > }Xa1K;KM{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >@Vap  
} ; !2 YvG%t^6  
3a|I| NP  
Sfl. &A(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >;wh0dBe  
最后,是那个do_ o:oQF[TcFO  
SSCyq#dl$  
c, IAz  
class do_while_invoker @\ udaZc  
  { Y52f8qQq  
public : P*=M?:Jb,  
template < typename Actor > 2%!yV~Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r.WQ6h/eZ5  
  { Fa ]|Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); EA# {N<  
} ^l;N;5L  
} do_; iX]tL:,~i  
LN=6u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qYba%g9RN(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x:wv#Wh:l7  
最后来说说怎么处理break和continue B EN U  
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。 Q)mYy  
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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