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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B bP&-c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nz+k ,  
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, S3fyt]pp  
N #C,q&;  
'qoDFR\v  
t:$^iUrx  
  class filler Ct@OS227x  
  { % XvJJ  
public : 7UnB]-:.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xQA6!j  
} ; zw ,( kv  
Xlg 0u.  
>_esLsPWh]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "Zr+>a  
!N"Y  
C[c^zn  
8>4@g!9E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \A#YL1hh  
Ah#bj8}  
hsCts@R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nI0TvB D  
zfGS=@e]G  
RZ +SOZs7H  
5-[bdI  
二. 战前分析 >oYr=O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fC|NK+Xd`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m0M;f+^  
o!$O+%4  
crvq]J5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <?h,;]U  
  /* --------------------------------------------- */ dAba'|Y  
vector < int *> vp( 10 ); $-4 Zi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A*x3O%zH  
/* --------------------------------------------- */ e]5 n4"]D)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MqKf'6z  
/* --------------------------------------------- */ J!+)v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'cgB$:T}.,  
  /* --------------------------------------------- */ YZ\a#s ,0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <4Ev3z*;Z  
/* --------------------------------------------- */ `514HgR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OK8|w]-A  
=hAH6C  
fY|P+{BO2  
VV'*3/I  
看了之后,我们可以思考一些问题: e<Bw duy  
1._1, _2是什么? og$%`o:{  
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。 jXH?os%  
2._1 = 1是在做什么? 1^v?Ly8  
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。 <<vT"2Q]  
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。 sQl`0|VH  
Yt3 +o<  
1ZZ}ojq  
三. 动工 f5tkv<) %  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F4X0DRC,G  
_DD.#YB</  
G?$0OU  
p3`odmbN  
template < typename T > wbImE;-Z  
class assignment $v \@mW*R  
  { D}i_#-^MH  
T value; gR#lRA/  
public : %D_pTD\  
assignment( const T & v) : value(v) {} }eLnTi{  
template < typename T2 > #)BbW40f6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5`t MHgQO  
} ; /\-iV)h1@  
] -}Zd\Rs  
:i};]pR   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8`]1Nt!*B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~E^lKe  
Gm1[PAj  
y/9aI/O'  
C]01(UoSZ  
  class holder D-KQRe2@  
  { =G<i6%(^g  
public : 7SVq fWp  
template < typename T > q-<t'uhs[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %4#Q3YlyD  
  { =jEh#  
  return assignment < T > (t); yRdME>_L  
} VdC,M;/=Z  
} ; S9VD/  
lO+6|oF0  
\2U FJ  
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: _*1{fvv0{  
I[g;p8jr  
  static holder _1; @b]?Gg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9vL n#_  
z]d2 rzV(_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nk ~"f5q7  
而不用手动写一个函数对象。 MpCK/eiC  
/&jh10}H  
j~;kh_  
bd & /B&a  
四. 问题分析 D *Hy 2eZ.  
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。 xhTiOt6l  
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。 > 3SZD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yKb+bm&5:'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NpLO_-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 | f}1bJE+  
H4Lvw8G  
五. 问题1:一致性 g q|]t<'  
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?| H="E#AC%8/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?ypX``3#s7  
93]67PL#+  
struct holder ]hHL[hoFC  
  { 9esMr0*=  
  // a?K3/0G  
  template < typename T > ZOIx+%/Vd#  
T &   operator ()( const T & r) const  O86[`,  
  { E|~)"=  
  return (T & )r; EG; y@\]  
} GFX$vn-/F  
} ; A^3M~  
I/vQP+w O  
这样的话assignment也必须相应改动:  ze_q+Z  
8G<{L0J%!  
template < typename Left, typename Right > /$Ca }>  
class assignment e]Q bC "  
  { ?y`we6~\1  
Left l; S?BI)shmg  
Right r; B3 NDx+%m  
public : #fQ}8UxU,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [5T{`&  
template < typename T2 > e0 &x?U*/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F15Yn  
} ; 1Vi3/JM @  
+5xVgIk#  
同时,holder的operator=也需要改动: 2}<_l 2  
QoBM2Q YO  
template < typename T > o-7,P RmKN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *+rWn*L  
  { DV5K)m&G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +ebmve \+  
} aEvW<jHh  
kh5VuXpe  
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。 7AouiL 2-W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CA[3 R  
JK=0juv<E  
return l(rhs) = r; L,7+26XV"B  
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。 o >Faq+@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s"-gnW  
- :~"c@D  
template < typename Tp > MIx,#]C&  
class constant_t ziXZJ^(FI  
  { 29tih{ xx  
  const Tp t; 6(=>!+xpRr  
public : -?}Z0e(w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T@P[jtH<d  
template < typename T > k,GAHM"'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ww#]i&6  
  { H$4 4,8,m  
  return t; "xxt_  
} SpJIEw  
} ; hztxsvw  
/OtLIM+7~{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Et%s8{  
下面就可以修改holder的operator=了 L<H zPg  
LAjreC<W  
template < typename T > RIV + _}R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0T7c=5z4W  
  { {$P')> /  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yO*HJpc   
} #sHt3z)6I  
`E:&a]ul  
同时也要修改assignment的operator() /kH 7I  
J<h! H  
template < typename T2 > /c|X:F!;X#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RTQtXv6mD  
现在代码看起来就很一致了。 5!jU i9  
h*B7UzCg  
六. 问题2:链式操作 {"WfA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2|}`?bY]i`  
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。 f3oGB*5>  
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。 8m"(T-wb6{  
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。 1a@b-V2 d&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;&OVV+y  
`&w{-om\  
template < typename T > U@:h';.  
struct result_1 4Gor*{  
  { 9?38/2kX4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :c}"a(|  
} ; e754g(|>b  
O]VHX![Y$  
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: D&-cNxh  
a%XF"*^v  
template < typename T > 6z2WN|78  
struct   ref /L^pU-}Z0  
  { L&LAh&%{2  
typedef T & reference; dBb &sA-A  
} ;  P0<)E  
template < typename T > 5[0W+W  
struct   ref < T &> ,?oC+9w  
  { ./i5VBP5  
typedef T & reference; h\lyt(.s  
} ; :D:Y-cG*n<  
GzEvp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @Pb%dS  
 `;HZO8  
template < typename T > Qy7pM8~h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ln*jakRrC  
  { \ IX|{]*D  
  return l(t) = r(t); PTP0 _|K  
} ##5e:<c&[  
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。 e#!,/p E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9(pF!}1 %\  
(;cKv  
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 c0f8*O4i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BK)3b6L=%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W'{o`O=GGr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]47!Zo,  
最后的布局是: )'i n}M  
                Add pv"QgH  
              /   \ +N2R'Phv  
            Divide   5 `b*x}HP$  
            /   \ ,Fzuo:{uy  
          _1     3 ]=G  dAW  
似乎一切都解决了?不。 r,Tq";N'  
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。 MHQM'  
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。 ZfVw33z  
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: OfPv'rW{x  
u3C0!{v  
template < typename Right > o-+H-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y,M 2 D  
Right & rt) const b NR@d'U  
  { _jM+;=f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /RemLJP F  
} OMm'm\+/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &xE+PfX  
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。 :V~ AjV  
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。 W(o#2;{ ln  
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。 jZR2Nx}16  
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。 v9MliD'  
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? XM~eocn  
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: 1 &-%<o  
%@^9(xTE  
template < class Action > Jix;!("  
class picker : public Action ODCv^4}9  
  { lS |:4U.  
public : Z+agS8e(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0,1)Sg*  
  // all the operator overloaded NszqI  
} ; iJSyi;l|  
K`8$+JDP+  
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。 eCwR }m?_  
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: {)wl`mw3  
d6ckvD[  
template < typename Right > =VGRM#+D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C)BVsHT4  
  { O2S{*D={  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (".WJXB\  
} qdxDR 2]U  
L8?;A9pc()  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > plgiQr #  
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。 pGP$2  
u& <NBxY  
template < typename T >   struct picker_maker C j:  
  { I>:.fHvUC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,~>u<Wc!S  
} ; 4%*`' o$_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CGs5`a  
  { 4?Qc&e{5  
typedef picker < T > result; }*,z~y}V#  
} ; PJ2m4ulY  
7-MyiCt  
下面总的结构就有了: ;aImz*1%t  
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。 bYwe/sR  
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。 _Kg"l5?B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "#]V^Rzxh  
至此链式操作完美实现。 So]O`RJv  
qb KcI+)47  
YJ{_%z|U  
七. 问题3 ESi-'R&  
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。 mhMRY9ahB  
zv~b-Tp  
template < typename T1, typename T2 > xPMX\aI|l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <5npVm  
  { LX7<+`aa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZG)6{WS  
} ~QU\kZ7Z  
`! _mIh}  
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: X;d 1@G  
vg\fBHzn  
template < typename T1, typename T2 > ?<~P)aVVj  
struct result_2 wj9 Hh  
  { `g'z6~c7n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y*YV/E.  
} ; Z[9f8/6<b  
G&#l3bkQ  
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? |3=tF"h  
这个差事就留给了holder自己。 :s#&nY  
    Xagz(tm/  
VV"1IR  
template < int Order > |V mQ  
class holder; J-W8wCq`  
template <> D`NQEt"(  
class holder < 1 > dwz {Yw(  
  { crU]P $a  
public : YiC_,8A~  
template < typename T > a3^({;k!0  
  struct result_1 g>H\"cUv  
  { X_#,5t=7  
  typedef T & result; yD( v_J*  
} ; p"Q V| `  
template < typename T1, typename T2 > 2qPQ3-'  
  struct result_2 p/Ri|FD6  
  { M][Zu[\*  
  typedef T1 & result; /igbn  
} ; A#CGD0T  
template < typename T > gF&HJF 0x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ju(QSZ|;  
  { *.zC9Y,  
  return (T & )r; y])z,#%ED  
} e! 0Y`lQ  
template < typename T1, typename T2 > R![1\Yv&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MXynv";<H  
  { z5 :53,`D'  
  return (T1 & )r1; xB,(!0{`  
} $<d3g :  
} ; WGI4DzKa  
CxJH)H$  
template <> NXdT"O=P  
class holder < 2 > b0[H{q-z{X  
  { yA^+<uz}  
public : |=#uzp7*  
template < typename T > eG%Q 3h  
  struct result_1 e*pYlm  
  { RhI>Ak;-  
  typedef T & result; ){"-J&@?  
} ; C%;J9(r  
template < typename T1, typename T2 > e18}`<tW-  
  struct result_2 9pq-"?vHY0  
  { SAN/ fnM  
  typedef T2 & result; k>!A~gfP~  
} ; A IsXu"  
template < typename T > (zhi/>suG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u;=a=>05IR  
  { _A=Pr _kN  
  return (T & )r; !KmSLr7xU  
} g:fzf>oQ>p  
template < typename T1, typename T2 > H(ds  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~19&s~  
  { O"f|gc)GLz  
  return (T2 & )r2; THz=_L6  
} IW- BY =C  
} ; 1n EW'F  
N.|uPq$R  
h0Ilxa   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PVX23y;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eC*-/$D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5)<}a&;{  
uDsof?z  
return l(i, j) = r(i, j); Z)RV6@(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ib0@,yS[  
c~{)vL0K  
  return ( int & )i; 992cy2,Fb  
  return ( int & )j; WcKL=Z?(  
最后执行i = j; ys Td'J  
可见,参数被正确的选择了。 t^(wbC  
^.(i!BG'  
^y3snuLtE  
+4m~D`fqt[  
'U'Y[*m@  
八. 中期总结 }?=4pGsI  
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: ~{f[X3m^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h . R bdG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =aJb}X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -aF\ u[b  
9xIz[`)i.  
("ulL5  
v="2p8@F  
Yb Dz{m  
w[?E oFI$Y  
九. 简化 ahx*Ti/e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 GHR,KB7 xM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D?}K|z LQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .lIkJQ3d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q5u"v  
  +-*/&|^等 ahqsbNu1  
2. 返回引用。 j;_ >,\  
  =,各种复合赋值等 A"R5Fd%6pc  
3. 返回固定类型。 Q:sw*7"F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qr$Ay3#k  
4. 原样返回。 \KT}T  
  operator, 9ld'SB:#  
5. 返回解引用的类型。 */E5<DO  
  operator*(单目) =U_O;NC  
6. 返回地址。 eBxOa  
  operator&(单目) J:JkX>n%k=  
7. 下表访问返回类型。 Pq)C(Z  
  operator[] d6;"zW|Ec  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >Sua:Uff  
  operator<<和operator>> D}6~2j  
CiTjRJ-ZW)  
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。 pv){R;f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w8>  
MNZD-[  
template < typename Left > ~x 0x.-^A  
struct value_return x,>r}I>^Q  
  { cuW&X9\m,  
template < typename T > P *zOt]T  
  struct result_1 X!ad~bt  
  { 92)e/t iP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @?\[M9yK  
} ; =}7[ypQM`]  
#JIh-h@  
template < typename T1, typename T2 > Fi_JF;  
  struct result_2 2fv`O  
  { 0N(o)WRv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Kzz]ZO*3  
} ; !e0~|8  
} ; y7WO:X&  
Aq:1  
`UDB9Ca  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D4e!A@LJ  
tp3]?@0  
下面我们来剥离functor中的operator() f=/IwMpn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )Me$BK>  
TSHQ>kP  
return l(t) op r(t) m C &*K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \C.s%m  
return op l(t) w5tcO%+k1  
return op l(t1, t2) qKL mL2O  
return l(t) op N 56/\1R  
return l(t1, t2) op \c.MIDp"  
return l(t)[r(t)] "g>, X[g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ofIw7D*h  
RNB ha&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C!Oz'~l  
单目: return f(l(t), r(t)); .PJCBT e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LIZsDTU  
双目: return f(l(t)); XAF*jevr  
return f(l(t1, t2)); qH1&tW$  
下面就是f的实现,以operator/为例 E+xC1U 3  
HbXYinG%  
struct meta_divide ]E!b&  
  { /a:sWmxMT  
template < typename T1, typename T2 > sp'f>F2]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d iGkwKj  
  { jdWA)N}kDG  
  return t1 / t2; dZ"w2ho  
} ROc)LCA  
} ; "ABg,^jf  
MmPLJ  
这个工作可以让宏来做: s 8 c#_  
WY 'QhieH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F.[E;gOTo  
template < typename T1, typename T2 > \ q"O4}4`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zEYT,l  
以后可以直接用 wW?/`>@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vjz*B$  
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 Gl@}b\TB  
(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。。。) O ELh6R  
~ M!s0jT  
]= nM|e  
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 TCI%Ox|a  
1P[[PvkD6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /3pvq%i  
class unary_op : public Rettype jj$D6f/mOG  
  { 7g&"clRGO  
    Left l; oPCtLz}z  
public : x'IYWo ]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (_aM26s  
gJUawK  
template < typename T > ndCHWhi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"+)xj  
      { [x\?._>  
      return FuncType::execute(l(t)); ,KyG^;Riy  
    } :G\X  
K.T.?ug;:  
    template < typename T1, typename T2 > GjD^\d/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i SD?y#  
      { )J<VDO:_YA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Pv3rDQ/Yt|  
    } lI"~*"c`  
} ; 2LqJ.HH  
B !}/4"  
u{+z?N  
同样还可以申明一个binary_op D`e6#1DbJ  
Svun RUE-f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ga M:/.  
class binary_op : public Rettype R@[gkj  
  { Q?uHdmY*X  
    Left l; xh) h#p.  
Right r; n B .?=eUa  
public : <bbC &O\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z +NwGVk3  
jf WZLb)  
template < typename T > ;[,r./XmH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f+xhS,iDR  
      { T4lE-g2%M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <T|?`;K  
    } W#@Mx  
V9dJNt'Ui  
    template < typename T1, typename T2 > dbG5Cf#K\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fDU_eyt/Z'  
      { A`nw(f_/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lC AD $Ia~  
    } ~p* \|YC  
} ; s=BJ7iU_68  
Y :-O/X  
Q%Fa1h:2&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 bnYd19>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LZ 3PQL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a58]#L~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dPmtU{E<M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e_v_y$  
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。。。 )@,zG(t5;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }3DZ`8u  
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) abgA Ug)  
下面是修改过的unary_op X<*-d6?gD`  
L63B# H "  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M?QK4Zxb6U  
class unary_op |q+dTy_n  
  { |[B JZ  
Left l; 8uD%  
  |iLf;8_:  
public : Rxfhk,I  
ZtofDp5B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l?Qbwv}  
HV}*}Ty  
template < typename T > OB5t+_ s  
  struct result_1 4;D>s8dgG  
  { fUV;3du  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :% m56  
} ; }xG~ a=,  
?Fp2W+M j  
template < typename T1, typename T2 > ?Zv>4+Y'  
  struct result_2 ["7]EW\!:  
  { >)6d~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; id:6O+\  
} ; iR39lOr  
\>N"{T  
template < typename T1, typename T2 > L2}p<?f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n{8v^x  
  { z\zqmW6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2[QyH'"^E  
} ,JONc9  
3U!#rz"  
template < typename T > (\o &Gl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <#%kmYSL  
  { 4E 0 Y=  
  return OpClass::execute(lt(t)); l37) Q  
} 5kdh!qy[$,  
I\WBPI  
} ; WN6%%*w  
|:b!e  
>uy(N  
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 ;/s##7qf  
好啦,现在才真正完美了。 &wea]./B  
现在在picker里面就可以这么添加了: S>nf]J`  
B +<i=w  
template < typename Right > gWLhO|y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <S@XK%  
  { >m'n#=yap  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jx[g;7~X  
} ,/Usyb,`  
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。 m!LJK`gA  
Zv^n  
=Yt)b/0b9  
C $*#<<G  
V:*6R/Ft  
十. bind w3E#v&"=Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -![>aqWmj1  
先来分析一下一段例子 V \Sl->:  
YX{c06BHs  
dk[MT'DV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XZH\HK)K-]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k?VH4 yA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .z}*!   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ux b>)36I  
我们来写个简单的。 W0;MGBfb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (_Ky' .  
对于函数对象类的版本: 1!p7N$QR  
4KnrQ-D  
template < typename Func > CEl9/"0s6  
struct functor_trait _4-UM2o;  
  { ;!Q}g19C  
typedef typename Func::result_type result_type; kDWMget$  
} ; /j$`Cq3I  
对于无参数函数的版本: 'd |*n#Dqc  
SEXmVFsQ  
template < typename Ret > 3\E G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '8V>:dy>  
  { -W'T3_  
typedef Ret result_type; cZ l/8?dj}  
} ; l invK.Lf  
对于单参数函数的版本: } 3JOC!;;  
bW?cb5C  
template < typename Ret, typename V1 > +LB2V3UZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zya2 O?s  
  { -4LckY=]1  
typedef Ret result_type; " gQJeMU  
} ; 4ZCD@C  
对于双参数函数的版本: >&D}^TMYY  
Xcw 6mpLt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NGL,j\(~7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @*^%^ P  
  { LyNLz m5  
typedef Ret result_type; 7x//4G   
} ; $ )orXe|  
等等。。。 )Nnrsa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xjH({(/B>a  
Cu`ty] -'  
template < typename Func > GB8>R  
struct func_return Y@2v/O,\  
  { ;Yu|LaI\<m  
template < typename T > ,ocAB;K  
  struct result_1 i>{.Y};  
  { [|tlTk   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H*E4+3y  
} ; ..;ep2jSs  
s_4y^w]aX  
template < typename T1, typename T2 > E:ti]$$  
  struct result_2 Ck>{7 Gw  
  { |?<^4U8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $b`~KMO  
} ; 4H_QQ6  
} ; e=sV>z>  
Yc2dq e>  
0}qnq"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jm[_X  
+V9<ug6 T  
template < typename Func, typename aPicker > PS'SIX  
class binder_1 1g>>{ y  
  { ++Fv )KY@  
Func fn; /y[zOT6  
aPicker pk; , ePl>m:Z  
public : !~ fy".|x  
6YF<GF{  
template < typename T > nl+8C}=u  
  struct result_1 ,KFF[z  
  { fX{Xw0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e_3($pj  
} ; 5#B M  
Zr|z!S?aSC  
template < typename T1, typename T2 > &h'NC%"v  
  struct result_2 M~P h/  
  { 5nS}h76mZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H{ I,m-  
} ; Y[. f`Ei2  
|oX1J<LM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o[B"J96b  
O~4Q:#^c  
template < typename T > 4;V;8a\A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NEW0dF&)  
  { qx";G  
  return fn(pk(t)); L17{W4  
} wOn*QO[  
template < typename T1, typename T2 > }dpE>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0s .X  
  { St;@ZV  
  return fn(pk(t1, t2)); SdNxSD$Q  
} RW|Xh8.O  
} ; rbc7CPq_^  
gVI T6"/  
8/ zv3.+[  
一目了然不是么? Uc( z|  
最后实现bind sOhKMz  
Y{g[LG`U  
J!d=aGY0-  
template < typename Func, typename aPicker > 9T%b#~?3P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ",P?jgs^g5  
  { H?wf%0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EqF>=5*  
} h.4FY<  
c!]Q0ib6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g>;"Fymc'  
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。 Mk8k,"RG&Z  
9\!=i  
十一. phoenix Rh%C$d(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Sv t%*j  
Z.,pcnaQb  
for_each(v.begin(), v.end(), !dOpLUh l  
( C=x70Y/  
do_ k|3hs('y|  
[ cQrXrij;!  
  cout << _1 <<   " , " l0=VE#rFl  
] N fND@m{/  
.while_( -- _1), ', P_a,\  
cout << var( " \n " ) 9;fs'R  
) TF~cDn  
); 21 z@-&Oq  
1^tM%2rP'  
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: OXS.CFZM  
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 7[:?VXQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l._g[qa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'tJxADK  
BMItHn].  
<z8z\4Hz  
template < typename Cond, typename Actor > cv-;fd>'  
class do_while T$1(6<:+.  
  { -FQc_k?VF  
Cond cd; 6f)7*j~  
Actor act; vQ8$C 3  
public : j<A<\K  
template < typename T > gUH|?@f  
  struct result_1 }fL ]}&  
  { S2:G#%EAa  
  typedef int result_type; bKk7w#y  
} ; iz3Hoj  
&Xi] 0\M)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lm|s%  
m'WGK`WIm  
template < typename T > j+[oZfH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |}Mthj9n  
  { ^+x,211f  
  do ]-jaIvM  
    { {Zo*FZcaX  
  act(t); B/dJj#  
  } 9qm'qx  
  while (cd(t)); "r HPcp"m  
  return   0 ; $ZlzS`XF7  
} ?N]G;%3/  
} ; W/.Wp|C}K3  
2/ejU,S  
|y&vMx~t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "qoJIwl#q  
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。 <`Qb b=*  
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。 aB{OXU}#  
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。 3j2d&*0  
下面就是产生这个functor的类: 8i Ew;I_  
wcW7k(+0  
s){R/2O3F  
template < typename Actor > q+ka}@  
class do_while_actor )kIjZ  
  { 3`Dyrj#!  
Actor act; {7.uwIW.1  
public : c=aVYQ"2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,.AXQ#~&`  
,15$$3z/E  
template < typename Cond > zS '{F>w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ! q+>'Mt  
} ; ]CX^!n  
zC`ediyu  
e#@u&+K/f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 irMBd8WG  
最后,是那个do_ ?f*>=;7=  
j-v/;7s/B  
Sg1 ,9[pb  
class do_while_invoker ;}'Z2gZ B  
  { Q}uh`?t  
public : wsgT`M'J[  
template < typename Actor > Yu:($//w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uFL!* #A  
  { x$KQ*P~q  
  return do_while_actor < Actor > (act); L#fSP  
} J]|S0JC`  
} do_; D0yH2[j+  
T#a6X;9P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S"/gZfxer  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :Yn{:%p  
最后来说说怎么处理break和continue \wV ?QH  
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。 tD])&0"(  
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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