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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N0K>lL=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VM!-I8t  
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, 6R-C0_'h  
bQXc IIa{  
KcmDF4C2  
:,S8T%d  
  class filler oP=T6PX~l  
  { a81!~1A  
public : ^x_ >r6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;zZ,3pl-E  
} ; ovQS ET18b  
LZUA+x(  
d DIQ+/mmg  
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: ! v-w6WG"  
K9C@dvFH  
H b A3*2  
Z{a{HX[Jx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ![a/kj  
Wkg*J3O  
SaR}\Up  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '0CXHjZN  
pcRF: ~TE  
)BF \!sTn  
Evr2|4|O~  
二. 战前分析 to!mz\F  
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。 e0v9uQ%F5  
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 dysX  
BcZEa^^~os  
42Aje  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TV1e bH7q  
  /* --------------------------------------------- */ 6K4`;  
vector < int *> vp( 10 ); MtZt8s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w69>tC  
/* --------------------------------------------- */ wGOMUWAt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FG>;P]mvp  
/* --------------------------------------------- */ 8^<c,!DM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q)K-vt)98  
  /* --------------------------------------------- */ OH$ F >wO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eW%L$I  
/* --------------------------------------------- */ %;pD8WgJA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C 'B4 mmC  
[^?13xMb  
}.fL$,7a  
E/wQ+rv  
看了之后,我们可以思考一些问题: U;x1}eFT  
1._1, _2是什么? B#HnPUUK  
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。 $kxu;I  
2._1 = 1是在做什么? q3c*<n g#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Yw~;g: =  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6?%]odI#  
]PR|d\O  
o5N]((9  
三. 动工 0M#N=%31  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K[Y c<Q  
z3^RUoGU  
7XUhJN3n  
VFilF<jvu  
template < typename T > f![xn2T  
class assignment y!7B,  
  { ?-pxte8  
T value; Nl~Z,hT$*  
public : U/.w;DI   
assignment( const T & v) : value(v) {} !: m`9o8  
template < typename T2 > :0M' =~[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "2ZIoa!^  
} ; u{g]gA8s  
?JuX~{{. L  
8s QQK.N(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 **T:eI+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "[awmZ:wo  
'fS?xDs-v  
J Z %`%rA  
W.yV/fu  
  class holder gXq!a|eH  
  { kk 8R  
public : t *o7,  
template < typename T > E=;BI">.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xy[}Gp  
  { Z -pyFK\  
  return assignment < T > (t); Qe2m8  
} tegOT]|  
} ; c*.G]nRc  
d>^~9X  
5>'?:jY  
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: *w=z~Jq^R"  
/t$rX3A  
  static holder _1; utq.r_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (3AYy0J%  
rQ=xcn[A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  &|/vM.  
而不用手动写一个函数对象。 hA@zoIoe  
])N|[|$  
sk#9x`Rw  
PASuf.U$"  
四. 问题分析 H!Wis3S3G  
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。 nA>*IU[  
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。 j'k8^*M6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L5R `w&Up  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f8^"E $"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i B%XBR  
{VBR/M(q  
五. 问题1:一致性 j?=VtVP  
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?| H9sZR>(^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $ b4*/vMr  
cE^kpnVq|<  
struct holder :[ L{KFQU  
  { ~@xT]D!BQ  
  // _i-\mR_~  
  template < typename T > j -#E?&2  
T &   operator ()( const T & r) const 0xN!DvCg>.  
  { lrCm9Oy  
  return (T & )r; (gLea  
} XxhsPFv  
} ; Dp^"J85}   
T0g0jr{  
这样的话assignment也必须相应改动: OSU{8.  
1d`cTaQ-  
template < typename Left, typename Right > :){)JZ}-95  
class assignment 5$anqGw  
  { FU[*8^Z  
Left l; ]Fxku<z7|  
Right r; Y^4q9?2G  
public : *K`x;r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} { AFf:[G  
template < typename T2 > @]*[c})/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |0lLl^zp  
} ; ebzzzmwo  
)W#T2Z>N1  
同时,holder的operator=也需要改动: gglf\)E;}E  
z23#G>I&  
template < typename T > x9h?e`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Is ot4HLM  
  { 2H6:np |O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >$Fp}?xX  
} ka/nQ~_#<  
ti}f&w ICJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kY=rz&?U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,}KwP*:Z  
2R\+}  
return l(rhs) = r; fSbS(a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 iM"asEU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cpe#[mE  
Zd$JW=KR]l  
template < typename Tp > ndqckT@93  
class constant_t C\OECVT  
  { nX)f'[ 7  
  const Tp t; cu)U7  
public : 76_<xUt{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZvH?3Jy  
template < typename T > 0t+])>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EsTB(9c?  
  { z{=v)F5y  
  return t; ;I+H>$%jZ  
} VNO'="U  
} ; 1\y@E  
lY8`5Uz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?,>5[Ha^?  
下面就可以修改holder的operator=了 7k'gt/#up  
JYQ.EAsr!  
template < typename T > "b`7[;a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |kseKZ3  
  { '$?du~L-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `w+1C&>^[  
} ioWo ]  
6A?8tm/0  
同时也要修改assignment的operator() Lc%xc`n8B  
SB/3jH  
template < typename T2 > 6} #"qqnx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lH6fvz  
现在代码看起来就很一致了。 #|?8~c;RWG  
s&VOwU  
六. 问题2:链式操作 T pD;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m8+:=0|$  
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。 IJ_ m  
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。 $''UlWK  
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。 M*(H)i;s:w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s4bv;W  
+{e`]t>_  
template < typename T > #)]E8=}  
struct result_1 *VDVC0R  
  { $w/E9EJ)3A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V&iS~V0.  
} ; En\Z#0,V  
AG>\aV"b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9@'4P  
/[{auUxSX  
template < typename T > V%51k{  
struct   ref 'Wp @b678  
  { !^?qU;|  
typedef T & reference; y\,f6=%k  
} ; `{o$F ::(  
template < typename T > *|KVN&#  
struct   ref < T &> :c:V%0Yji  
  { l9J*um-  
typedef T & reference; J@Yj\9U  
} ; 2y%R:Mu  
6 64q~_@B1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :)4*^a/lC  
]0-<>  
template < typename T > z_n \5.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b#='^W3  
  { !8/gL  
  return l(t) = r(t); b-%l-u  
} X8R1a?  
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。 6bL~6-h%)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g~)3WfC$[  
B}\BeFt'  
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 onnugj3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V3uXan_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x{hn2]6+eB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nfb`YU=  
最后的布局是: vpLMhf`  
                Add ir&.Z5=  
              /   \ 1~Mn'O%  
            Divide   5  zy>}L #  
            /   \ MLS;SCl  
          _1     3 UA(;fZ@  
似乎一切都解决了?不。 >>7aw" 0  
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。 ]sL45k2W  
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。 8x{Hg9  
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: iN)af5)[^  
8Q(8b@ZO,  
template < typename Right > ;_tO+xL&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <L&eh&4c  
Right & rt) const BX3lP v  
  { hQ';{5IKvC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XTo8,'UaP  
}  AP w6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e{!vNJ0`  
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。 P']Y( !L  
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。 . #U}q 7X  
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。 c#pj:f*H  
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。 d+5:Qrr  
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? tlGWl0V?7Q  
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: ?OsS`)T  
ipZHSA  
template < class Action > w+_Wc~f  
class picker : public Action @a(oB.i  
  { VGZ6  
public : f:vD`Fz1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o](.368+4  
  // all the operator overloaded 4bI*jEc\[  
} ; 9L"?wv  
9p*-?kPb  
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。 c<tmj{$  
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: tcOnM w  
9h&yuS'Yj  
template < typename Right > =P]GPEz_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %U?)?iZdL  
  { `qu] Pxk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7$_ :sJ  
} M/B/b<['  
&7Kb]Ti  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / O)6iJ  
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。 =v 0~[ E4  
f3n~{a,[  
template < typename T >   struct picker_maker Z4@y?f v7s  
  { __(V C :  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yVYkuO  
} ; Ja [#[BJ?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c F=P!2 @  
  { r|-J8s#  
typedef picker < T > result; OjATSmZ@@  
} ; S:GTc QU  
4Py3I9  
下面总的结构就有了: Yxq j -   
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。 -'ZxN'*%  
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。 (hsZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "tX7%(  
至此链式操作完美实现。 AT ymKJ  
.vaJ Avg  
3#mE( `|P  
七. 问题3 \(bj(any  
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。 {aIZFe}B  
Pz1G<eh#{g  
template < typename T1, typename T2 > b9#m m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]bu9-X&T&  
  { +7Rt{C,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y/\ZAtnLo  
} =mLeMk/7 w  
#JFYws  
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: KBj@V6Q  
rkIMM,   
template < typename T1, typename T2 > 6 >uQt:e  
struct result_2 Q@Dkl F  
  { `u=oeM :  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gw`/.0  
} ; vX 1W@s  
UOJ*a1BM  
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? B G5X_s0/  
这个差事就留给了holder自己。 q;No"_aAd  
    IywiCMjH  
f-&ATTx`J  
template < int Order > B'#4;R!8P=  
class holder; jm+ blB^%K  
template <> &t_A0z  
class holder < 1 > ;t~*F#p(!  
  { wA1Ey:q  
public : ^vG=|X|)c  
template < typename T > (H2ylMpQt  
  struct result_1 T?#s'd  
  { e`;t<7*i  
  typedef T & result; %rw}u"3T  
} ; uct=i1+ fE  
template < typename T1, typename T2 > [bsXF#  
  struct result_2 ovbEmb  
  { @Jm.HST#S8  
  typedef T1 & result; Enu!u~1]F  
} ; !*5_pGe  
template < typename T > D/cg7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }\DAg'e)  
  { <8*A\&  
  return (T & )r; rykj2/O  
} aDN.gM S  
template < typename T1, typename T2 > >T`zh^+5W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *^uGvJXF  
  { }#&~w 0P  
  return (T1 & )r1; }'PG!+=I  
} &{BBxv)y  
} ; *q}FV2  
Shs')Zs bv  
template <> 40R"^*  
class holder < 2 > y2GQN:X  
  { Bj; [  
public : "oHp.$+K  
template < typename T > t?KUK>>w  
  struct result_1 6={IMkmA  
  { _a fciyso  
  typedef T & result; 1k$2LQ  
} ; axOi 5  
template < typename T1, typename T2 > tB]`Hj  
  struct result_2 =[s8q2V  
  { 0h^uOA; c  
  typedef T2 & result; (Z5q&#f  
} ; 93 [rL+l.Y  
template < typename T > $|rCrak;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tp7oc_s?.  
  { s;anP0-O  
  return (T & )r; ?Y%}(3y  
} UP}feN  
template < typename T1, typename T2 > n'q aR<bY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !&qx7eOSpP  
  { Yd[U  
  return (T2 & )r2; t#a.}Jl  
} ,<7"K&  
} ; lB=(8.  
$[)6H7!U)  
lq~Gc M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 T@B"BoKU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]^Sd9ba  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y,3z-Pa=@  
Ii|uGxEc  
return l(i, j) = r(i, j); (}9cD^F0n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,?C|.5  
u wH)$Pl  
  return ( int & )i; n>u.3w L  
  return ( int & )j; -b].SG5S  
最后执行i = j; /7c2OI=\  
可见,参数被正确的选择了。 )C'G2RV  
X7t 5b7  
TFAYVK~  
[Bl $IfU  
_`TepX R  
八. 中期总结 Rbx97(wK  
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: QIR4<]/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Su$18a"Bc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kEp.0wL'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X(4s;i  
<]Ij(+J;  
FgXu1-  
eV"dv*R  
l R:O k8e  
t.3Ct@wK  
九. 简化 s]$HkSH  
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。 lo\:]/&6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6\; 4 4,3  
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: ;M%oQ> ].[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u)<Ysx8G  
  +-*/&|^等 !Sh^LYqn  
2. 返回引用。 jjJc1p0  
  =,各种复合赋值等 $KoPGgC[  
3. 返回固定类型。 lc\>DH\n6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;n% ]*v  
4. 原样返回。 TX< e_[$\  
  operator, t#fs:A7P?}  
5. 返回解引用的类型。 Xg|8".B)A  
  operator*(单目) D+bB G  
6. 返回地址。 3$GY,B  
  operator&(单目) _<u8%\  
7. 下表访问返回类型。 vpZu.#5c  
  operator[] 1"8Z y6t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  f$:7A0  
  operator<<和operator>> _<Hb(z  
Xjs21-t%  
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。 + AE&GU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )2iM<-uB  
A8=e?%  
template < typename Left > [5>S-Z  
struct value_return \[Sm2/9v  
  { u5xU)l3  
template < typename T > <dju6k7uz  
  struct result_1 08<k'Oi]  
  { F{#N6,T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !yoSMI-  
} ; )e4WAlg8c  
O"_erH\nk  
template < typename T1, typename T2 > 2rK-X_}  
  struct result_2 h Jfa_  
  { A[sM{i~Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `_NnQ%  
} ; >yV)d/  
} ; T0@](g  
W?*Xy6",JF  
aukk|/3Ih  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w.4u=e >Z4  
\zk?$'d  
下面我们来剥离functor中的operator() oV0LJ%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ga4/,   
e%P+KX  
return l(t) op r(t) 6F|Hg2tpz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DFt=%aV[  
return op l(t) _hAj2%SL  
return op l(t1, t2) )GiFkG  
return l(t) op p)?qJ2c|  
return l(t1, t2) op K7 t&fDI  
return l(t)[r(t)] mF6@Y[/B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *G%1_   
!ol hZ  
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: 4A\BGD*5  
单目: return f(l(t), r(t)); &+)+5z_d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4 7)+'`  
双目: return f(l(t)); K;@RUy~  
return f(l(t1, t2)); 9 _M H  
下面就是f的实现,以operator/为例 JcvHJ0X~a  
^4xlZouCb  
struct meta_divide &&(4n?   
  { %Y)PH-z  
template < typename T1, typename T2 > 5 {T9*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }<( "0jC  
  { w0a+8gexi  
  return t1 / t2; u+2 xrzf  
} Yv#J`b@y  
} ; |'V<>v.v  
IqvqvHxLX  
这个工作可以让宏来做: LVR;&Z>j  
l>3M|js@/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E %wV  
template < typename T1, typename T2 > \ n9<roH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dXA{+<!!  
以后可以直接用 Q%,o8E2~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nZ2mEt  
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 fWtb mUq  
(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。。。) A&NC0K}G!  
D\45l  
*6 z'+'  
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 J[j/aDdP  
v7{ P].M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I2t-D1X  
class unary_op : public Rettype p\\P50(-  
  { Xm"w,J&  
    Left l; 5t"bCzp  
public : 7AGZu?1]M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L:t)$iF5+  
%KJ"rvi4K  
template < typename T > (c|$+B^*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jf %!I  
      { ,mO(!D  
      return FuncType::execute(l(t)); O+(. 29  
    } fd!pM4"0  
;w>3,ub(0  
    template < typename T1, typename T2 > .NV)hg)|cZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;X*K*q  
      { zumR(<l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'mBLf&fB  
    } OEy:#9<'  
} ; 7`uA  
E>l#0Zw  
2R_opbw  
同样还可以申明一个binary_op h8iaJqqvJ  
~,1-$#R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CO:m]oj  
class binary_op : public Rettype bBeFL~  
  { mR" 2  
    Left l; K^]?@oHO  
Right r; Mv7w5vTl  
public : FT3,k&i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~n8Oyr  
PK.h E{R  
template < typename T > {|Mxvp*Hg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xoz*UA.  
      { 8^P2GG'+-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 323yAF  
    } =#POMK".6  
((RpT0rP\  
    template < typename T1, typename T2 > #whO2Mv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &dZ.+#8r  
      { y]E)2:B[d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UijuJ(Tle  
    } !~|"LA!jn  
} ; w{YtTZp3  
JL]k:i^`A  
7N}\1Di5  
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 q^jqLT&w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ${TB2q}%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ru9pb~K  
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。 2kp|zX(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :uT fhr  
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。。。 T_(e(5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .=b +O~  
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) Tg <>B  
下面是修改过的unary_op >PTu*6Z  
 eo<~1w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \K_!d]I {  
class unary_op T,xVQ4J?  
  { fr,CH{Uq  
Left l; mTXNHvv  
  8eS@<[[F#  
public : |j5A U  
T_oW)G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 654jS!  
; K)?:  
template < typename T > I).^,%>Z)  
  struct result_1 L!+[]tB  
  { )K\k6HC.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6&OonYsP  
} ; 8&2gM  
_,K>u6N&  
template < typename T1, typename T2 > H~_^w.P  
  struct result_2 RqX4ep5j  
  { x w?9W4<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Op$J"R  
} ; *]>OCGsr  
[hv3o0".  
template < typename T1, typename T2 > n_xQSVI0F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .2(@jx,[  
  { 9/X v&<Tn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9TXm Z  
} cVP49r}}v  
|$|nV^y  
template < typename T > *2m&?,nJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t#D\*:Xi  
  { %. 6?\w1e  
  return OpClass::execute(lt(t)); _>?8eC]4a  
} `>Kk;`  
"'H7F ,k'  
} ; k>z-Zg  
"]\":T  
eed\0  
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 ["#A-S  
好啦,现在才真正完美了。 +DV6oh  
现在在picker里面就可以这么添加了: C)3$";$5)  
h}B# 'e  
template < typename Right > 6 peM4X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n'ca*E(  
  { ->"h5h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gU 2c--`  
} 7q{v9xKy  
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。 @SQ*/sw (c  
Fp|rMq  
uTlT'9)  
Bdk{.oh6  
7i|hlk;  
十. bind o}^vREO  
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。 I3E8vi%B.  
先来分析一下一段例子 iDkWW  
`bi_)i6Low  
t+)GB=C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \tw#p k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 koWb@V]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G'}_ZUy#  
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。 %Ty {1'o  
我们来写个简单的。 fdH'z:Xao  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v8fZ?dx  
对于函数对象类的版本: pt|$bU7  
;Q,).@<C  
template < typename Func > |s3HeY+Co  
struct functor_trait PS<tS_.  
  { W-ND<=:Up  
typedef typename Func::result_type result_type; ,"MUfZ  
} ; buM>^A"  
对于无参数函数的版本: 3v3Va~fm`  
2.&V  
template < typename Ret > 1oW]O@R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uA}FuOE6  
  { ?KuJs9SM  
typedef Ret result_type; fN%5D z-e  
} ; *1$~CC7  
对于单参数函数的版本: .LTFa.jxA  
hpi_0lMkI  
template < typename Ret, typename V1 > <n~g+ps  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jeuNTDjeL  
  { .STf  
typedef Ret result_type; Nwu Be:"@  
} ; xg5@;p  
对于双参数函数的版本: au}0PnA;  
u$/2XO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > czsoD) N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;@-5lCvC(+  
  { i.dAL)V  
typedef Ret result_type; P;91C'T-x  
} ; Q c< O; #  
等等。。。 \,#4+&4b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x 3co?  
_nFvM'`<  
template < typename Func > J1ro\"  
struct func_return 1#_j6 Q2  
  { nz?BLO=  
template < typename T > Mw7UU1 ei  
  struct result_1 Q+js2?7^  
  { cZ2, u,4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iwTBE]J  
} ; BL^Hj  
o>rlrqr?_  
template < typename T1, typename T2 > aTL7"Myp  
  struct result_2 5Fm? ,^  
  { <?@46d?C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uo)<_nG  
} ; (>lqp%G~  
} ; ej53O/hP  
.0;k|&eBD  
0YRYCO$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _q4dgi z  
CbaAnm1  
template < typename Func, typename aPicker > Y~ ?YA/.x  
class binder_1 |B WK"G  
  { H9m2Whq  
Func fn; ?-v?SN#  
aPicker pk; I:)#U[tn0  
public :  1`JN  
soK_l|z:J  
template < typename T > tJfN6  
  struct result_1 bD[W~ku  
  { \ bmboNe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JM9Q]#'t  
} ; -@?>nLQb  
bN %MT#X  
template < typename T1, typename T2 > ) G&3V  
  struct result_2 e7AI&5Eg{  
  { JV{!Ukuyp+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t7%Bv+Uo  
} ; d#,V^  
_^$b$4)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I{UB!0H  
#yOY&W:N  
template < typename T > RwHXn]1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z+Zh;Ms  
  { 9 f/tNQ7W  
  return fn(pk(t)); >(J!8*7  
} MNE)<vw>  
template < typename T1, typename T2 > 2_ DtzY:=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / UBAQ8TR  
  { ;] o^u.PC  
  return fn(pk(t1, t2)); WuXRL}!\,  
} NT:>.~ah@&  
} ; TyXOd,%zl  
@TG~fJSA12  
~u1J R`y  
一目了然不是么? Li$k<AM  
最后实现bind A|nU _*  
0kEq|k9  
1S@k=EKM  
template < typename Func, typename aPicker > o?8j *]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;!Bkk9r"H  
  { N/.9Aj/h~&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YR#1[fe*_  
} 5n#&Hjb*F0  
+}'K6x_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ds/zl Z  
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。 _CT|5wQF<  
ovVU%2o1b  
十一. phoenix 3P>@ :  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m8`A~  
+fmZ&9hFNJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 3N\X{za  
( ?!vW&KJZx  
do_ .=D6<4#t  
[ :v48y.Ij7s  
  cout << _1 <<   " , " ;W:Q}[  
] t?Znil|o  
.while_( -- _1), ymqhI\>y#  
cout << var( " \n " ) ]t<%>Z$  
) / nRaxzf'  
); '?4[w]0J<  
O#k+.LU  
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: :oQaN[3>_  
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 G_RK3E[FK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {QJ`.6Kt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Su^Z{ Ud`  
3e:y?hpeL  
-z94>}Z=  
template < typename Cond, typename Actor > B5S1F4  
class do_while Nrh`DyF0D!  
  { 'ZZ/:MvQa  
Cond cd; U)6JJv  
Actor act; )/w2]d/9  
public : dY^~^<{Lj  
template < typename T > MDt4KD+bZ  
  struct result_1 .d,Zx  
  { To95WG7G  
  typedef int result_type; 2Ev,dWV  
} ; g'@+#NMw  
Pd?YS!+S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N11am  
%0'f`P6  
template < typename T > oKiu6=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &aU+6'+QXB  
  { 8iB}a\]B  
  do c=CXj3  
    { OYkd?LN  
  act(t); 1OKJE(T  
  } ~<3yTl>  
  while (cd(t)); |,crQ'N'  
  return   0 ; }W J`q`g  
} @(L|  
} ; _L ].n)b  
M~4!gKs  
t!$/r]XM h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :yeTzIz]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?T&D@Ohsx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 BH1To&ol  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Kk#@8h>  
下面就是产生这个functor的类: wO9<An  
Z'~FZRF  
t<=L&:<N  
template < typename Actor > bE{`g]C5  
class do_while_actor l;fH5z  
  { O_q_O  
Actor act; s&l[GKR  
public : PsVA>Q,4!.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mCo5 Gdt  
 u[u=:Y+  
template < typename Cond > ,b8AB_yw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0 N(2[s_A  
} ; -$r fu  
{_JLmyaerZ  
&+sN= J.x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =G`m7!Q)  
最后,是那个do_ qi$8GX=~r  
hG U &C]  
),_bDI L+  
class do_while_invoker T/ov0l_  
  { f$/D?q3N  
public : w>e OERZa  
template < typename Actor > okW3V}/x/z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w@4+&v>O  
  { @9L9c  
  return do_while_actor < Actor > (act); _gHJ4(?w  
} FWj~bn  
} do_; !}%giF$-  
{+ m)*3~w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w;:,W@K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h0`) =  
最后来说说怎么处理break和continue "T'!cy  
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。 ?{n#j,v!  
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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