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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~:v" TuuK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bZz ,'  
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, r+ k5Bk'  
oF8#gn_  
(@[c;+x  
SBZqO'}7  
  class filler LL4yafh  
  { ~}PB&`%7  
public : CB:G4VqOT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?u/RQ 1  
} ; ZXlW_CGO  
: OQx;>'  
gWL'Fl}H  
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: $0=f9+@5  
Z2!O)8  
wgp{P>oBX  
9Eu.Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5Ay\s:hb[u  
F=bX\T7  
*;5P65:u$>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1#/>[B  
#+>8gq^5  
h0_od/D1r  
XmJu{RbS  
二. 战前分析 "Y-_83  
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。 q &]I  
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 %a$ l%8j&  
eEl}.W}  
K*NCIIDh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s"gNHp.oF  
  /* --------------------------------------------- */ mW- 4  
vector < int *> vp( 10 ); AXFQd@#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^~XsHmcQ  
/* --------------------------------------------- */ cdY|z]B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); > PHin%#  
/* --------------------------------------------- */ `\Z7It?aDs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7|bzopLJk  
  /* --------------------------------------------- */ "&lQ5]N.%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H!PMb{e  
/* --------------------------------------------- */ ]jQj/`v1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r~ N:|ip=  
jJc:%h$|2  
|soDt <y+L  
Jvac|rN  
看了之后,我们可以思考一些问题: S+9}W/  
1._1, _2是什么? 6N+]g/_a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,sF49C D  
2._1 = 1是在做什么? l=4lhFG,Mk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qJN!L))  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ps<;DE\$f4  
=cz^g^7  
<MdIQ;I8  
三. 动工 p`N+9t&I4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fXD9w1  
`-yo-59E[  
Fp=O:]  
!79eF)  
template < typename T > b%A+k"d  
class assignment pg0Sq9qCN  
  { *,az`U  
T value; b5!D('w>]  
public : {/ef`MxV }  
assignment( const T & v) : value(v) {} we?# Dui  
template < typename T2 > ,v\^efc:%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |f67aN  
} ; 1xBgb/+  
GoSdo  
f N_8HP6&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9:9gam  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3:wN^!A}ve  
:}0>IPW-V  
3mP251"dIW  
XSOSy2:  
  class holder ,9~=yC  
  { +V Oczl=  
public : v0q(k;Ya  
template < typename T > j{&*]QTN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dQ#$(<v[  
  { ?cur}`  
  return assignment < T > (t); !a9`]c  
} 4J5 RtK  
} ; ?q{HS&k  
% H/V iC  
u7(<YSOs  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]Y;5U  
*TyLB&<t  
  static holder _1; 2pQ29  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 to,\sc  
0^('hS&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); omu )s '8  
而不用手动写一个函数对象。 x u<oQBt  
\0fS;Q^{j  
15J t @{<r  
vCX 54  
四. 问题分析 " rVf{  
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:2)C-l?  
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。 &9OnN<mT1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jCp^CNbA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;M<R e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3sD/4 ?  
nVyV]'-z  
五. 问题1:一致性 nG4}8  
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?| IoKN.#;^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _jWGwO  
!-AK@`i.  
struct holder *e,GXU@  
  { c9O0YQ3&8  
  // nq%GLUH   
  template < typename T > .dPy<6E  
T &   operator ()( const T & r) const XlJA}^e  
  { Um%$TGw5  
  return (T & )r; 1c4@qQyo  
} JRr'81\  
} ; v{8W+  
NTV@,  
这样的话assignment也必须相应改动: 01w}8a(  
4{6XZ_J1  
template < typename Left, typename Right > wX+KW0|>  
class assignment jJqq:.XqB8  
  { Jp 7m$D%  
Left l; $+WMKv@<  
Right r; IeT1Jwe  
public : ]@A31P4t|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b wqd` C  
template < typename T2 > kO}Q OL4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |%$mN{  
} ; {Rtl<W0  
W[B;;"ro  
同时,holder的operator=也需要改动:  ovsI2  
#`qP7E w  
template < typename T > -'Oq.$Qq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N$! Vm(S  
  { q?$<{Z"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); } m&La4E  
} ~y" ^t@!E  
!SAR/sdXf  
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。 St|B9V?eEB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qr'P0+|~5  
v=J[p;H^H  
return l(rhs) = r; 5Y#~+Im=[@  
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。 >5MHn@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Oi4y~C_Xd  
e)#f`wM  
template < typename Tp > NR.YeKsBq  
class constant_t 9B9:lR  
  { Yq0jw&v  
  const Tp t; $.KD nl^  
public : 4fL/,j/^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V9/PkuT  
template < typename T > v%8S:3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZIp"X  
  { ->*'Y;t4  
  return t; vv^(c w>A  
} 8/T,.<5  
} ; l'FNp  
M ]uO%2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I%tJLdL  
下面就可以修改holder的operator=了 :>o2UH  
)^]1j$N=3  
template < typename T > 8dCa@r&tz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Af XlV-v  
  { (0!U,8zz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r8TNl@Z  
} '[`pU>9  
{wCzm  
同时也要修改assignment的operator() !~QmY,R  
hx:"'m5  
template < typename T2 > aqoxj[V^3L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {hi'LA-4@  
现在代码看起来就很一致了。 o06vC  
eG08Xt |lc  
六. 问题2:链式操作 %dDwus  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KiYz]IM$4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &? z6f9*$  
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。 U( (F<  
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。 Wer.VL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;H`>jI$  
ZE4xF8  
template < typename T > {N`<TH PP  
struct result_1 c5AEn -Q  
  { L%5g]=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }1? 2  
} ; /5r!Fhx  
yQdoy^d/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: I1fUV72  
e>Q_&6L  
template < typename T > b^C2<'  
struct   ref 3}V -'!  
  { cRS2v--\-  
typedef T & reference; B^lm'/,@  
} ; {3){f;b  
template < typename T > E;Q ,{{#  
struct   ref < T &> b&xlT+GN  
  { D&nVkZP>  
typedef T & reference; D/TEx2.=J3  
} ; G;yh$n<"  
+/Qgl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?0hEd9TU  
9MR,3/&N  
template < typename T > +lED6 ]+%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k \V6 q9*  
  { V^E.9fs,  
  return l(t) = r(t); _H)>U[  
} \%$z!]S>  
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。 6rg?0\A<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KQ2jeJ/pj  
+"F9yb  
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 JVt(!%K}&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n Wb0S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D/Hob  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |n q}#  
最后的布局是: V>:ubl8j0l  
                Add -Gn0TA2/C  
              /   \ uBqZ62{G  
            Divide   5 AD4Ot5  
            /   \ *Rj(~Q/t  
          _1     3 sJB::6+1(|  
似乎一切都解决了?不。 >uVr;,=y  
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。 1Aw/-FxJ  
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。 #azD& 6`  
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: 2#t35fU  
uwhb-.w  
template < typename Right > :Miri_l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9Netnzv%  
Right & rt) const 2}8xY:|@(U  
  { 3+d_5l;m)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s6.#uT7h  
} =#K$b *#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9~6)u=4sS"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (OT&:WwW  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 zcE[wM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w;4FN'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 \'.#of  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? NZ=`iA8)X  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: P/;d|M(  
y;1l].L  
template < class Action > 8e*1L:oB!  
class picker : public Action h4lrt  
  { ZA Xw=O5  
public : /R!/)sg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3 F ke#t  
  // all the operator overloaded uIb,n5  
} ; M qG`P  
:qL1jnR^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _pe_w{V-b6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +*vg) F:  
E|>oseR  
template < typename Right > NvU~?WN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +=&A1{kR3  
  { lx"#S '^~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )[d>?%vfd  
} "l.1 UB&  
41Htsj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  mZ^ev;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 WZ]f \S  
i1k#WgvZR  
template < typename T >   struct picker_maker [mJmT->  
  { FEzjP$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ubZcpqm?Q  
} ; /2#1Oi)o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ihn+_H u  
  { hA!kkNqV  
typedef picker < T > result; NsY D~n  
} ; 8fX<,*#I  
?OFl9%\ V  
下面总的结构就有了: v(vJ[_&%  
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。 !=yNj6_f  
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。 4A@77#:J5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /yn%0Wish  
至此链式操作完美实现。 xhmrep6+<  
_)6N&u8  
{ i2QLS  
七. 问题3 L}x,>hbT  
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。 Fy8$'oc  
#FQkwX'g  
template < typename T1, typename T2 > !.}ZlA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4<{]_S6"0y  
  { i9 Tq h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W`2Xn?g  
} Y&JK*d  
n13#}i {tm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "x P2GZ  
1*o=I-nOa  
template < typename T1, typename T2 > l=.h]]`;  
struct result_2 j|/4V  
  { >*FHJCe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XwNJHOaF  
} ; 5B76D12  
C~:@ETcbil  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? DtrR< &m  
这个差事就留给了holder自己。 ~vMdIZ.h  
    g!*5@k|C  
Nt5`F@;B  
template < int Order > Hz6tk9;w  
class holder; r3_O?b  
template <> yoc;`hO-  
class holder < 1 > Z2cumx(  
  { Sq Y$\&%  
public : 6-oy%OnN  
template < typename T > 2S^:fm}  
  struct result_1 rrL gBeQa  
  { 8\H*Z2yF+  
  typedef T & result; 9KgGK cy%  
} ; Gi=s|vt  
template < typename T1, typename T2 > t6JM%  
  struct result_2 $ /p/9 -  
  { CfMCc:8mL  
  typedef T1 & result; rQ*Fc~^L  
} ; 2/ES.>K!.  
template < typename T >  <RaM@E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZJ Ke}F`l  
  { N ">4I)  
  return (T & )r; eGF+@)K1"  
} `{GI^kgJ9  
template < typename T1, typename T2 > ^KRe(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _9<nM48+t  
  { 2b i:Q9  
  return (T1 & )r1; l}jC$B`5  
} yJRqX]MLA  
} ; rUL_=>3  
g,61'5\  
template <> iT2{3 t  
class holder < 2 > qjrl$[`X:  
  { CNkI9>L=W`  
public : (<ZpT%2  
template < typename T > N3rq8Rk  
  struct result_1 T>cO{I  
  { vi1 D<  
  typedef T & result; )oU%++cdo  
} ; Wq}Y|0c  
template < typename T1, typename T2 >  'K7m!y  
  struct result_2 RNMd,?dj  
  { SE7mn6,%\  
  typedef T2 & result; \a7caT{  
} ; B}U:c]  
template < typename T > +$;* "o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]o<&Q52|  
  { |T)  $E  
  return (T & )r; FO S5?%J  
} =lOdg3#\a  
template < typename T1, typename T2 > qe3d,!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bK69Rb@\A  
  { k+5l  
  return (T2 & )r2; Krw'|<  
} <<M1:1  
} ; LyuA("xB#  
&`^P O $  
FD[o94`%  
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> >。 3"O&IY<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =73aME}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h; "pAE  
F +Dke>j  
return l(i, j) = r(i, j); "PePiW(i+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &rbkw<=j  
%5yP^BL0  
  return ( int & )i; 7RZ HU+  
  return ( int & )j; 5 !Ho[  
最后执行i = j; !+V."*]l  
可见,参数被正确的选择了。 a9N$I@bi]  
zc.r&(d  
8quH#IhB  
ZTg[}+0e  
bHK[Z5  
八. 中期总结 9~5LKg7Ac  
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: e,D RQ2AU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5I>a|I!j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dIq*"Ry+~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jb83Y>  
K 3.z>.F'h  
k@ So l6  
`P/87=h  
^9zlxs`<d  
ZuNUha&a  
九. 简化 9  M90X8  
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。 cES8%UC^i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EL^j}P  
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: Ov~vK\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "UUoT  
  +-*/&|^等 +|6E~#zklY  
2. 返回引用。 }Dx5W9Ri"  
  =,各种复合赋值等 E|"QYsi.Ck  
3. 返回固定类型。 9 Eqv^0u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <El!,UBq<  
4. 原样返回。 qE*hUzA  
  operator, Txa 2`2t7  
5. 返回解引用的类型。 9WT{~PGj  
  operator*(单目) E4N"|u|   
6. 返回地址。 SNrX(V::z  
  operator&(单目) Aj{G=AT  
7. 下表访问返回类型。 :qvA'.L/;z  
  operator[] R+5yyk\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pebNE3`#  
  operator<<和operator>> IO{iQ-Mg  
;-quK%VO!  
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。 Z \S'HNU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #Fckev4  
B,4 3b O  
template < typename Left > ,E &W{b  
struct value_return PnJA'@x  
  { !N74y%=M  
template < typename T > #SR )tU  
  struct result_1 $VJE&b  
  { "\O{!Hj8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J?/NJ-F  
} ; nkkUby9  
c?}{>ig/)  
template < typename T1, typename T2 > i;<K)5Z  
  struct result_2 1Gw_S?$7  
  { 1[]V @P^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #&Fd16ov  
} ; T~naAP  
} ; Z|BOuB^   
9Idgib&  
5|g#>sx>`q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hY/i)T{  
BYZllwxwTE  
下面我们来剥离functor中的operator() @N6KZn |R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nnuJY$O;M  
|k<5yj4?  
return l(t) op r(t) (AT)w/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kPYQcOK8  
return op l(t) RY9Ur  
return op l(t1, t2) X<uH [  
return l(t) op @#::C@V]  
return l(t1, t2) op OyATb{`'  
return l(t)[r(t)] yJ2A!id  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,ik\MSS  
s@K #M  
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: RJE<1!{  
单目: return f(l(t), r(t)); [(iJj3s!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jTN!\RH9NF  
双目: return f(l(t)); Z9UNp[  0  
return f(l(t1, t2)); +K61-Div  
下面就是f的实现,以operator/为例 /'L/O;H20  
X({R+  
struct meta_divide /H$/s=YU\U  
  { 4~e6z(  
template < typename T1, typename T2 > gx=2]~O1(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NBO&VYs|  
  { eXCH*vZY  
  return t1 / t2; |$`I1  
} | (: PX  
} ; ,S7M4ajVZB  
aq$adPtu  
这个工作可以让宏来做: (@cZmU,  
+f\r?8s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j12khp?  
template < typename T1, typename T2 > \ Wa'm]J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r~sQdf  
以后可以直接用 !;B^\ 8{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KTjf2/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d~w}{LR[1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /;9]LC.g  
0[!38  
ZZU"Q7`^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ' 4 Kf  
W_ubgCB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *h2)$^P%  
class unary_op : public Rettype #6za  
  { ("_tML 8/p  
    Left l; 0BQ<a  
public : }zqYn`ffD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 hS(9y40  
Jc,{ n*  
template < typename T > so }Kb3n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QW6\~l 4  
      { 6Ej@;]^^-  
      return FuncType::execute(l(t)); Y 9~z7  
    } ]F1ZeAh5  
>@St Kj  
    template < typename T1, typename T2 > X] v.Yk=wu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k?ksv+e\  
      { KHt.g`1:R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `+EjmY  
    } 3&7$N#v  
} ; nnBl:p>< k  
7VKTI:5y  
Oz7WtN  
同样还可以申明一个binary_op H8?Kgaj~vf  
ccJ!N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y3pr(w9A  
class binary_op : public Rettype .RxAYf|  
  { Zn"1qLPF  
    Left l; \!,qXfTMB  
Right r; |k=L&vs  
public : @Xq3>KJ_)H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /WE1afe_R  
l} UOg   
template < typename T > K;#9: Z^+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  XV*uu "F  
      { tS&rR0<OW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d=8q/]_p  
    } u7kw/_f  
psZ #^@>mJ  
    template < typename T1, typename T2 >  d`&F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,MdK "Qa>  
      { 4^Ghn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :,BKB*a\  
    } XhxCOpO  
} ; ay,E!G&H  
s7}46\/U  
RNn5,W  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s6J`i&uu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8^%Nl `_2B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a5# B&|#q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 U> s$}Y:+Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FZ^j|2.L*  
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。。。 V+2C!)f(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9`p|>d!.  
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) dS m; e_s  
下面是修改过的unary_op ULIpb  
ESt@%7.F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zqnwf  
class unary_op x-HN]quhe  
  { x)Ls(Xh+g  
Left l; vZl]C%  
  qg#|1J6e  
public : ~kW[d1'c  
+>wBGVvS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wA;Cj  
(5(TbyWwD  
template < typename T > 9akIu.H  
  struct result_1 ?#0|A?U  
  { 0O:')R&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D<d4"*qo  
} ; _M;M-hk/  
Uc?#E $X  
template < typename T1, typename T2 > oWo/QNw9  
  struct result_2 &KS*rHgt?  
  { H~Fb=.h]U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kKP<K+hH  
} ; 5x:dhkW  
@fSBW+  
template < typename T1, typename T2 > &?xZ Hr`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]1(G:h\  
  { -*T<^G;rK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d`+@ _)ea  
} n^2p jTkl  
r1)@ 7Nt  
template < typename T > _#]/d3*Z}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lEe<!B$d"  
  { A\v(!yg  
  return OpClass::execute(lt(t)); @ =M:RA  
} swh8-_[c/  
OEFAL t  
} ; _`(WX;sK  
K-CF5i:  
zZax![Z  
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 FELDz7DYya  
好啦,现在才真正完美了。 m<X[s  
现在在picker里面就可以这么添加了: #{BHH;J+  
<)dHe:  
template < typename Right > Q'B2!9=LB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Dxlpo! ?#  
  { q&RezHK l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KtO|14R:  
} -)p S\$GC  
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。 aF41?.s  
(:P-ef$]C  
V|n}v?f_q  
d~F4  
t) :'XGk@  
十. bind /5$;W 'I  
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。 8*iIJ  
先来分析一下一段例子 -E(0}\  
KW1b #g%Z  
x [_SNX"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7B)m/%>3s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CVy\']  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z?DI4 O#Up  
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。 : [r/ Y  
我们来写个简单的。 j*' +f~ A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !JGe .U5  
对于函数对象类的版本: lPaTkZw  
N7 FndB5%  
template < typename Func > aVvma=  
struct functor_trait aJ/}ID  
  { a7@':Rb n  
typedef typename Func::result_type result_type; LN0pC }F  
} ; w5+H9R6  
对于无参数函数的版本: + ;LO|!  
lPyY  
template < typename Ret > J_S8=`f%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $&~moAl  
  { 2t,N9@u=UN  
typedef Ret result_type; J{!U;r!6  
} ; K8bKTG\  
对于单参数函数的版本: =f/CBYNw@V  
0;Oe&Y  
template < typename Ret, typename V1 > yCvP-?2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > srCpgs]h  
  { 77b^d9! ~  
typedef Ret result_type; xMs!FMn[  
} ; R0g^0K.  
对于双参数函数的版本: #=g1V?D  
1p5n}|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1)o6jGQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >'1 h  
  { }] p9  
typedef Ret result_type; Fc6o6GyL|o  
} ; S6CI+W  
等等。。。 -^aJ}[uaI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [o"<DP6w  
*671MJ 9  
template < typename Func > @=sM')f&  
struct func_return 2<FEn$n[  
  { 2z9s$tp  
template < typename T > "P9(k>  
  struct result_1 PS}'LhZ  
  { KcvstC`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l+A)MJd oj  
} ; AxtmG\o>  
D){my_ /  
template < typename T1, typename T2 > )GYnQoV4  
  struct result_2 @tvz9N  
  { g&*,j+$ }  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; awv$ }EFo  
} ; `FGYc  
} ; s(Bcw`'#  
)Yu  
er8T:.Py  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jNvDE}'  
w *M&@+3I  
template < typename Func, typename aPicker > %E\zR/  
class binder_1 X- ZZLl#  
  { d%za6=M  
Func fn; bFIM07  
aPicker pk; 9 {wRqY  
public : Fq$r>tmV  
,gpZz$Ef(  
template < typename T > rJ)j./c  
  struct result_1 W#P`Y< u$  
  { @-ml=S7;Sz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ry/zG#  
} ; KdBpfPny@  
>qz#&  
template < typename T1, typename T2 > Q+oV? S3{  
  struct result_2 JC MUK<CG  
  { V3>tW,z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h UC157  
} ; Nq%ir8hE  
3K=%I+G(4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p0[+Zm{#l  
K9{RU4<  
template < typename T > *`q?`#1&&.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  l*?_@  
  { Z]e`bfNnI  
  return fn(pk(t)); lSg[7lt  
} !:PiQ19 'u  
template < typename T1, typename T2 > -.Blj<2ah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _%[po%]  
  { YF)]B|I  
  return fn(pk(t1, t2)); 84WX I#BH  
} >%ovL8F  
} ; c: r25  
v\[+  
_u+ 7>  
一目了然不是么? Mj{w/'  
最后实现bind Pa6pq;4St  
r'`7}@H*  
* bd3^mP  
template < typename Func, typename aPicker > $J^fpXO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t/}NX[q  
  { ^v `naA(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $AT@r"  
} o] Xt2E  
41x"Q?.bY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /O5&)%N  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e P,bFc  
Wqkzj^;"G  
十一. phoenix Wqkb1~]#Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o{6q>Jm  
\{}dn,?Fv  
for_each(v.begin(), v.end(), N+ak{3  
( 0-uw3U<  
do_ XZ . T%g  
[ _6Y+E"@zs  
  cout << _1 <<   " , " lXg5UrW  
] tYXE$ i  
.while_( -- _1), {l)$9!  
cout << var( " \n " ) cGiL9|k  
) *f3StX  
); +J|H~`  
pB4Uc<e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @)BO`;*$fF  
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 S3:AitGJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zs~Tu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }DXG;L  
=gs-#\%  
(-g*U#   
template < typename Cond, typename Actor > 1$8@CT^m  
class do_while ~_-]> SI  
  { jM&di  
Cond cd; ;F#(:-:  
Actor act; L;* s-j6y  
public : NNF"si\FE  
template < typename T > K8aqC{  
  struct result_1 0:`|T jf_  
  { KW(a@X  
  typedef int result_type; +i!5<nn  
} ; wS);KLe3  
CVW T >M<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} | DV?5>>  
~W[I  
template < typename T > ~L"$(^/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !( rAI  
  { QXZyiJX}  
  do `XhH{*Q"X  
    { qx'0(q2Ii(  
  act(t); "bIb?e2h9G  
  } X+C*+k,z  
  while (cd(t)); a8f#q]TyQ  
  return   0 ; SfnQW}RGI  
} ?0_<u4  
} ; V D~5]TQ  
\4L ur  
54CJ6"q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +bS\iw+  
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。  <@<bX  
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。 ? Bpnnwx  
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。 a$ "nNmD?  
下面就是产生这个functor的类: g5|~ i{"0  
oGRk/@  
)Cl>%9  
template < typename Actor > %+H_V1F  
class do_while_actor 3l~+VBR_  
  { BYB4- ,  
Actor act; $G-<kC}8:  
public : KGYbPty}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?1D!%jfi  
B S*79heY  
template < typename Cond > |gA@WV-%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ' @RF  
} ; >`\.i,X .D  
zak\%yY`  
`*3A7y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z_!IA ] v  
最后,是那个do_ ? `p/jA  
o{G*7V@H  
A$=ny6  
class do_while_invoker `9co7[Z  
  { WM'!|lg  
public : d ItfR'$  
template < typename Actor > orFwy!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q< XFw-Pv  
  { 1ysfpX{=  
  return do_while_actor < Actor > (act); TP rq:"K  
} %):_  
} do_; cuN9R G  
Z*m^K%qJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YGJ!!(~r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hSm?Z!+  
最后来说说怎么处理break和continue Hz.i$L0}  
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。 ]SCHni_  
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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