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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A{3?G -]*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  wP <)  
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, aUBGp: (  
*u|bmt  
?<l,a!V'6  
z'(][SB  
  class filler #RG/B2  
  { )0Lno|l  
public : <Kq4thR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Jbmi[` O  
} ; }!W,/=z*  
J=*X%^jX9Z  
@ z{E  
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: PS13h_j  
n'&Cr0{  
_2wU(XYH  
!='?+Ysxs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xjplJ'jB  
m-M.F9R  
k6p Xc<]8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vwlPFr Ll  
dC F!.  
!5/jDvh  
Q|O! cEW/  
二. 战前分析 |Zn |?#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。 $eI=5   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "8'aZ.P  
%s^2m"ca}=  
~; emUU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !@r1B`]j+"  
  /* --------------------------------------------- */ 2}ttC m  
vector < int *> vp( 10 ); KXAh0A?&+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); exn Fy-  
/* --------------------------------------------- */ ^o*$OM7x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [|XMR=\>  
/* --------------------------------------------- */ ?_!} lg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;Tn$c70  
  /* --------------------------------------------- */ "-pQL )f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4t%g:9]vr  
/* --------------------------------------------- */ g^V4+3v|a'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q1?0R<jOU  
k4:e0Wd  
'mH9 O  
)o:%Zrk  
看了之后,我们可以思考一些问题: /MErS< 6  
1._1, _2是什么? +E{'A7im8=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x/UmpJD+  
2._1 = 1是在做什么? ?D6?W6@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B ``)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :$>Co\D  
r&u&$ "c  
}bW"Z2^nB  
三. 动工 tML[~AZh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #i8] f{  
] BJ]  
~w&_l57  
D9cpw0{nc  
template < typename T > .+;;-]})  
class assignment .%.bIT  
  { V*uoGWL]+  
T value; l;N?*2zm[  
public : )&Bf%1>  
assignment( const T & v) : value(v) {} N,iYUM?  
template < typename T2 > j J}3WJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rW.o_z03^  
} ; :{(` ;fJ  
X0h`g)Bbf  
s$V'|Pt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }67lL~L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0 e}N{,&Y  
l(o#N'!j4  
7 )2Co[t  
tSP)'N<  
  class holder n#{z"G  
  { 4\cJ}p}LZ{  
public : ~HW}Wik  
template < typename T > Znv3h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xJQ-k/`  
  { |KV|x ^fJ  
  return assignment < T > (t); /M}jF*5N  
} 69z,_p$@:  
} ; zdL"PF  
#6'x-Z_  
Nq$Xe~,*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: q_h=O1W  
+A 4};]W|  
  static holder _1; dB{VY+!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7S +YQ$_  
S? -6hGA j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )L)jvCw,e  
而不用手动写一个函数对象。 W^es"\  
f1hjU~nJ  
zNZ"PYh<u  
pj~Ao+  
四. 问题分析 +"u6+[E  
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。 aBBTcN%'  
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。 }mZ sK>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F5hOKUjv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :o)4Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8lI'[Y?3.  
BI BBp=+  
五. 问题1:一致性 mbij& 0  
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?| $CgJ+ua\8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /nbHin#we  
^an3&  
struct holder 9kpCn.rJ  
  { 'aW}&!H M  
  // 6N6}3J5  
  template < typename T > qu}&4_`%:V  
T &   operator ()( const T & r) const u?ALZxj?  
  { q ,C)AZ  
  return (T & )r; W)RCo}f  
} #>]o'KQx  
} ; #QWG5  
)L,.K O  
这样的话assignment也必须相应改动: 5._=m"Pl  
rZ|!y ~S|  
template < typename Left, typename Right > .4t-5,7s%  
class assignment q|;Sn  
  { #o(c=  
Left l; ;Q1/53Y<  
Right r; w9Eb\An  
public : MPexc5_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 62}rZVJq  
template < typename T2 > YH:murJMZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7sC8|+  
} ; $@ous4&  
/C'dW  
同时,holder的operator=也需要改动: e >OYJd0s  
z_A:MoYf o  
template < typename T > g9rsw7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B{In "R8  
  { &!adW@y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;;*'<\lP.j  
} f|U J%}$v;  
/5PV|o nO  
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。 2tEA8F~k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #dd-rooQuD  
C6!P8qX  
return l(rhs) = r; B!;qz[]I  
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。 -F]0Py8(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FL,av>mV  
5bfd8C  
template < typename Tp > n#NE.ap$&,  
class constant_t ?HsQ417.H  
  { ]]InD N  
  const Tp t; 7AOjlC9R}  
public : XDot3)2`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "!fvEE  
template < typename T > >h[ {_+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A#WvN>  
  { SEL7,8 Hm  
  return t; |?kZfr&9q  
} miq"3  
} ; W@T_-pTCjK  
ThvVLK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M_ GN3  
下面就可以修改holder的operator=了 A3!xYG=+  
:epjJ1mW  
template < typename T > 9rCvnP=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dd=iYM m7  
  { ITq$8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _6"YWR  
} Y!+q3`-%T  
q%RPA e  
同时也要修改assignment的operator() hPM:=@ N$  
uia[>&2  
template < typename T2 > )(aj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zl:Z31  
现在代码看起来就很一致了。 K<3$>/|  
+RuPfw{z  
六. 问题2:链式操作 |, Lp1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a9w1Z4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w<4,;FFlZ/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Gx$rk<;ZW  
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。 VkD8h+)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C4`u3S  
gmU0/z3&  
template < typename T > Gp PlO]  
struct result_1 6{qI  
  { xpzQ"'be  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?puZqVu5  
} ; WN_i-A1G/h  
2f=7`1RCD  
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: Y(` # J[  
}+" N '  
template < typename T > L, k\`9bQ  
struct   ref CQ(;L{}  
  { xIrRFK9[Q  
typedef T & reference; <]/z45?  
} ; jW?siQO^  
template < typename T > 4Y=sTXbFt  
struct   ref < T &> y*AB=d^  
  { 2u> [[U1:  
typedef T & reference; U'Xw'?Uj  
} ; mp\`9j+{  
hlgBx~S[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |PI]v`[  
ub#>kCL9  
template < typename T > i l)LkZ@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .\W6XRw  
  { \Jcj4  
  return l(t) = r(t); X5M{No>z  
} ;M95A  
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。 CXzN4!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?]d [K>bv  
5T,In+~Kd  
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 P/'9k0zs)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -d|VXD5N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :EX H8n&|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N~w4|q!]  
最后的布局是: mJ>@Dh3>G  
                Add bhI yq4N  
              /   \ r%QnV0L^  
            Divide   5 -quWnn/  
            /   \ CQLh;W`Dc  
          _1     3 XO=UKk+EK  
似乎一切都解决了?不。 CUS^j  
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。 z_jTR[dY  
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。 "DW; 6<m  
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: )k@+8Yfa1p  
Sb9In_* 0  
template < typename Right > iTt#%Fs)4M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e^Ds|}{V  
Right & rt) const r RfPq  
  { u_5O<UP5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xyoh B#'W  
} zeXMi:X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~4{E0om@  
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。 LGOeBEAMV^  
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。 T}?vp~./   
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'Kc#2  
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。 ddR_+B*H  
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? 7\q_^  
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: E rf$WPA  
05|,-S  
template < class Action > wc-ll&0Z  
class picker : public Action ql Uw;{;p  
  { 6iozb~!Rr  
public : B Bub'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qe~2'Hw#9  
  // all the operator overloaded L?@ TF;  
} ; V!'N:je  
s1[_Pk;!  
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。 bEXm@-ou  
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: +UK".  
)A`Zgg'L7D  
template < typename Right > K{ s=k/h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yxECK&&P0#  
  { G]Jchg <  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8\M%\]_  
} $jd>=TU|  
pearf2F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^jO$nPDd  
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。 >};6>)0  
zEQ<Q\"1  
template < typename T >   struct picker_maker u#+p6%?k  
  { [ imC21U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I82?sQ7  
} ; "4{_amgm&<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F4m Q#YlrS  
  { LNp%]*h  
typedef picker < T > result; FmALmS  
} ; ,|: a7b]  
sFEkxZi<  
下面总的结构就有了: &M)S~Hb^  
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。 "CEy r0h  
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。 bw@Dc T&,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qM`XF32A$  
至此链式操作完美实现。 _{EO9s2FG  
5-277?  
>.D0McQg  
七. 问题3 ;w(]z  
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。 <JA`e+Bi  
hIj[#M&6  
template < typename T1, typename T2 > %j].' ;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +s6 wF{  
  { ${$XJs4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (8!#<$  
} iL-I#"qT,  
ub "(,k P  
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: CfMq?.4%E}  
&FWPb#  
template < typename T1, typename T2 > _v=@MOI/J  
struct result_2 ]Q\Ogfjp  
  { D_6GzgZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :x*8*@kC  
} ; Co2* -[R  
lN,8(n?g  
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? E"Z9 NDgl#  
这个差事就留给了holder自己。 wHW";3w2~  
    Lw=.LN  
PmtBu`OkV  
template < int Order > U! F~><  
class holder; b$sw`Rsw  
template <> \/jr0):  
class holder < 1 > k_9tz}Z  
  { p[(VhbN  
public : (~oUd 4  
template < typename T > 28[dTsd%  
  struct result_1 29"eu#-Qj  
  { 6 ^X$;  
  typedef T & result; ;Ef:mr"Nu  
} ; c7j^O P  
template < typename T1, typename T2 > BoB2q(  
  struct result_2 =*.Nt*;;  
  { 4z-sR/d  
  typedef T1 & result; EXDtVa Ot  
} ; j%iz>  
template < typename T > 7N^9D H{`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DBl.bgf  
  { %zHNX4  
  return (T & )r;  6h N~<  
} @18"o"c7j  
template < typename T1, typename T2 > 40pGu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^e$;I8l  
  { N2_j[Pe  
  return (T1 & )r1; (NUk{MTX  
} f\"Qgn  
} ; v{ .-x\;  
9&}`.Py  
template <> 5y! 4ny _  
class holder < 2 > d"+zDc;  
  { m",wjoZe*  
public : g$~3@zD  
template < typename T > WYTeu "  
  struct result_1 { p {a0*$5  
  { Q>nq~#3?  
  typedef T & result; &0Zn21q  
} ; Ebp^-I9.d  
template < typename T1, typename T2 > 9`\hG%F  
  struct result_2 )2}{fFa%  
  { 2 [a#wz'  
  typedef T2 & result; TH2D;uv  
} ; .+7GecYz  
template < typename T > %R5APMg1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n.C.th >Y1  
  { <ns[( Q  
  return (T & )r; vq *N  
} \)VV6'zih  
template < typename T1, typename T2 > p_Fc:%j>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SN|EWe^  
  { (yE?)s  
  return (T2 & )r2; ~=HN30  
} St&xe_:^<  
} ; ~.M{n&NM  
bD<[OerG  
9|T%q2O  
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> >。 nM  D^x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ahkSEE{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |")}p=   
[JFmhLP9  
return l(i, j) = r(i, j); v$"#9oh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \pZ,gF;y  
z 8M^TV  
  return ( int & )i; \4I1wdd|^  
  return ( int & )j; Y((s<]7  
最后执行i = j; %y33evX/B  
可见,参数被正确的选择了。 goi.'8M|/b  
(,PO(  
JxI}#iA  
L,.Ae i9  
.MuS"R{y  
八. 中期总结 1?"vKm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Eom|*2vWIC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jcQ{,9 H`l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;rpjXP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?yzhk7j7  
s M({u/  
>e*m8gm#  
A1@tp/L=o  
fi+u!Y*3Z  
ZAzn-n  
九. 简化 T F&xiL^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  vrdlI^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wly#|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |$#u~<r_ w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ol:&cX3G  
  +-*/&|^等 LF <fp&C)h  
2. 返回引用。 5+b[-Daz  
  =,各种复合赋值等 X>2_G ol!  
3. 返回固定类型。 B;[{7J]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y5iLFR3z  
4. 原样返回。 OwV>`BIwns  
  operator, ex7zg!  
5. 返回解引用的类型。 l]inG^s  
  operator*(单目) /ZZo`   
6. 返回地址。 >|!F.W  
  operator&(单目) E#r6e+e1Q%  
7. 下表访问返回类型。 %TdZ_  
  operator[] MVz=:2)J2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ji<b#YO4  
  operator<<和operator>> ws Lg6  
d7qY(!&  
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。 :L&Bbw(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xn1  
G!k&'{2  
template < typename Left > `C`CU?D  
struct value_return oEU %"  
  { W$ #FM$U  
template < typename T > 8AT;9wZqt  
  struct result_1 |{+D65R  
  { v9INZ1# v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9=pG$+01OR  
} ; ! lgsV..R  
P %f],f  
template < typename T1, typename T2 > ] o tjoM  
  struct result_2 +4f>njARIb  
  { ii0AhQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q$e2x=?  
} ; EcrM`E#kaZ  
} ; V"(S<o  
v'Gqdd-#)  
9kL'"0c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ra<mdteZT  
9r@r\-  
下面我们来剥离functor中的operator() :pcKww|V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }UZ$<81=  
6Lz{/l8  
return l(t) op r(t) -X5rGp++  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dG}fpQ3&  
return op l(t) X{\>TOk   
return op l(t1, t2) OEy'8O$  
return l(t) op lBh|+K N  
return l(t1, t2) op vC[)/w  
return l(t)[r(t)] #sdW3m_%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g4!zH};n  
_,_>B8  
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: o0&jel1a  
单目: return f(l(t), r(t)); "2(lgxhj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ym:^Y-^iV  
双目: return f(l(t)); k1i*1Tc  
return f(l(t1, t2)); y562g`"U  
下面就是f的实现,以operator/为例 Teu4;  
|[(4h  
struct meta_divide  =\`g<0  
  { YuSe~~F)j  
template < typename T1, typename T2 > w' K\}G~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zz 7 m\  
  { G*2bYsnhX  
  return t1 / t2; 0DhF3]  
} (o)nN8  
} ; . ]0B=w* Z  
/ZHuT=j1  
这个工作可以让宏来做: l;}D| 6+_W  
n c:^)G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2+ F34  
template < typename T1, typename T2 > \ FYR%>Em  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %ribxgmd  
以后可以直接用 , fFB.q"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hc2[,Hju{O  
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 GJai!$v  
(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。。。) Q]Q i  
_JOrGVmD  
aAiSP+#  
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 #P=rP=  
&}@U#w]l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R8P7JY[h  
class unary_op : public Rettype &G7JGar  
  { ?Z {4iF  
    Left l; B-ReBtN  
public : )+RTA y[k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1O*5>dkX;%  
$wH{snX  
template < typename T > b>=MG8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ '!]|^  
      { .x5Y fe  
      return FuncType::execute(l(t)); .pNWpWL.  
    } )dgXS//Y  
uS<7X7|!0  
    template < typename T1, typename T2 > =z'- B~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _HX 1E  
      { M 8a^yoZn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lrB@n?hk  
    } f1(V~{N,+  
} ; c<L^ 1,G2  
{[hH: \  
*Uie{^p?  
同样还可以申明一个binary_op 8PB(<|}u  
_'0HkT{I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r-v ;A  
class binary_op : public Rettype >J^bs &j  
  { 0?  (  
    Left l; WM5 s  
Right r; Wk"4mq  
public : /"+YE&>\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '; ,DgR;'  
ne] |\]  
template < typename T > [H)NkR;I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]\io#   
      { eyf\j,xP&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iM+K&\{_h  
    } fu'iG7U M  
%l%5Q;t  
    template < typename T1, typename T2 > Y,?s-AB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ks . m5R  
      { u"XqWLTV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xr+K: bw  
    } |E-/b6G  
} ; } NW^?37  
Hq[d!qc  
)kR~|Yn<-  
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 /KjRB_5~q}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )QEvV:\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JUXIE y^  
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。 pXf@Y}mH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uN20sD}  
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。。。 Q1 ?O~ao  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Nl3 x BM%  
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) j9Ptd$Uj  
下面是修改过的unary_op 2.CjjI  
Ex9%i9H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sE@t$'=  
class unary_op Xd/gvg{??0  
  { \GS]jhEtn  
Left l; (G $nN*rlu  
  aKXaor@0f.  
public : Nq6~6Rr  
{E1g+><  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l{F^"_U  
WV}<6r$e  
template < typename T > RpPbjz~  
  struct result_1 ;cd{+0  
  { Yn4c6K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; < .&t'W  
} ; [` ~YPUR*  
sG`||Kb;n  
template < typename T1, typename T2 > 6wC|/J^  
  struct result_2 fH~InDT^  
  { 3&'ll51t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l G12Su/  
} ; /3->TS  
_yY(&(]#  
template < typename T1, typename T2 > XlIRedZ{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .r[b!o^VR  
  { P.Pw .[:3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =KqcWN3k  
} `RDl k  
CAyV#7[0  
template < typename T > \U;4 \  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1| "s_m>g  
  { ktLXL;~X  
  return OpClass::execute(lt(t)); <Z5ak4P  
} 9XWHr/-_@  
)w];eF0c  
} ; ''Fy]CwH(  
UH/)4Wg  
N|hNh$J[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k%-_z}:3V  
好啦,现在才真正完美了。 TJFxo? gC"  
现在在picker里面就可以这么添加了: _h>S7-X  
le*mr0a  
template < typename Right > uU(G&:@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6OR5zXpk  
  { S6-)N(3|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @k:f(c  
} RK?b/9y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P\ \4 w)C  
2`>/y  
TY~8`+bJ  
<![tn#_  
V_f}Y8>e  
十. bind #PUvrA2Zl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Uf )?sz  
先来分析一下一段例子 }&#R-eQT  
=!7k/n';  
tu\;I{ h=0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h<H.8.o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [.4R ,[U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PmOm>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 la#f,C3_  
我们来写个简单的。 }M?\BH&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N^7Qn*qt[  
对于函数对象类的版本: 2|]$hjs  
-y]\;pbZ0  
template < typename Func > N %N %  
struct functor_trait f!hQ"1[  
  { Sx)b~*  
typedef typename Func::result_type result_type; $3>k/*=  
} ; ,JIjAm*2  
对于无参数函数的版本: }[ LME Z  
tWR>I$O8F  
template < typename Ret > >Ia{ZbQV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H~%HTl  
  { &ywAzGV{s  
typedef Ret result_type; $z,lq#zzl  
} ; j<H`<S  
对于单参数函数的版本: lx*"Pj9hho  
~_ss[\N  
template < typename Ret, typename V1 > gTWl];xja  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MMg"G6?  
  { [of{~  
typedef Ret result_type; \Z9+U:n  
} ; hZ NS$  
对于双参数函数的版本: 7=C$*)x  
B:S/ ?v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [1Pw2MC<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OAPR wOQ^=  
  { (sLFJ a6e  
typedef Ret result_type; V`xZ4 i%L  
} ; WLGk  
等等。。。 rX*4$d0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $"&0  
3YT>3f!\  
template < typename Func > 'o=`1I  
struct func_return ;u`zZb=,[  
  { S^nshQI  
template < typename T > l H:Y8j  
  struct result_1 gi!{y   
  { 2mUq$kws  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SK f9 yS#  
} ; pN# \  
zf-)c1$*r  
template < typename T1, typename T2 > l>K z5re^  
  struct result_2 fw aq  
  {  fp!Ba  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ozN#LIM>P  
} ; R2{y1b$l  
} ; l`c&nf6  
,b;eU[!]  
ERcj$ [:T(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O=E"n*U  
>7%Gd-;l  
template < typename Func, typename aPicker > CVfQ  
class binder_1 $1<V'b[E  
  { &?L K>QV  
Func fn; )>,; GVu"  
aPicker pk; .ko8`J%%M  
public : "e]1|~  
{2wfv2hQ  
template < typename T > ^q``f%Xt  
  struct result_1 7A0D[?^xe  
  { m(Ghe2T:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;xF5P'T?|  
} ; 4+&4  
bxX[$q  
template < typename T1, typename T2 > &w\E*$  
  struct result_2 I2G4j/c=z  
  { ^8dd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !Ld0c4  
} ; JU^ {!u  
pzcV[E1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L ;5R*)t  
q{D_p[q  
template < typename T > Br w-"tmx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lq0@)'D  
  { Y rq-(  
  return fn(pk(t)); a1V+doC  
} i,HafY  
template < typename T1, typename T2 > 5!WQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y r3h=XY  
  { 9WN 4eC$  
  return fn(pk(t1, t2)); p.{9OrH(4  
} ?VC[%sjwn  
} ; G#{ Xd6L  
",wv*z)_>  
. ] =$((  
一目了然不是么? s;oDwT1  
最后实现bind i=b<Mz7|  
s9t`!  
AKW M7fI  
template < typename Func, typename aPicker > e}|UVoeH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2c?-_OCy;  
  { s7j#Yg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aju!Aq54G  
} Y:|_M3&'o  
piq1cV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T\;7'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .iK{=L/(y  
QLNQE6-  
十一. phoenix Pl|e?Np  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {&tbp Bl#  
+ 3+^J?N  
for_each(v.begin(), v.end(), fq*. 4s #  
( R7~H}>uaF  
do_ E]G#"EV!Y  
[ ?UD2}D[M  
  cout << _1 <<   " , " k-5Enbkr  
] w74 )kIi  
.while_( -- _1), ^`0^|u=  
cout << var( " \n " ) K_\fO|<k  
) 7A7=~:l\G  
); l| 1O9I0Gd  
#"tHT<8u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JNY;;9o  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lPcp 17U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [x}]sT`#a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V&7jd7 2{  
5AmY rXZ  
`[T|Ck5  
template < typename Cond, typename Actor > N}ur0 'J0  
class do_while V6)e Jy  
  { Y\e,#y  
Cond cd; ]Z/<H P$#  
Actor act; z#qlu=  
public : &,?bX])  
template < typename T > f{ZOH<"Lo  
  struct result_1 4;G:.k!K  
  { :?1r.n  
  typedef int result_type; J*)Vpk  
} ; om$x;L6  
!>$tRW?gH~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CD$0Z  
9uk}r; %9  
template < typename T > sT| $@$bN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {XC1B  
  { 3GEI)!  
  do {d`e9^Z:  
    { t*<@>]k  
  act(t); DDdMWH^o7  
  } D ff0$06Nq  
  while (cd(t)); :W'Yt9v)  
  return   0 ; J23Tst#s  
} X+l &MD  
} ; sGx"j a +  
xyGk\= S  
6nxX~k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H,r>@Y  
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。 w+ZeVZv!r  
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。 CA2 ,  
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。 /P<K)a4GM  
下面就是产生这个functor的类: Jb'l.xN  
KPGo*mY  
SrMg=a  
template < typename Actor > BMlnzi  
class do_while_actor Lf+M +^l  
  { md`PRZzj@  
Actor act; m.ib#Y)y  
public : y%.^| G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} an+`>}]F  
lq2P10j@  
template < typename Cond > A%H"a+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ICSi<V[y1  
} ;  $$E!u}  
2{!o"6t  
}Dk*Hs^E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H8[ L:VeNT  
最后,是那个do_ Fb#_(I[aj  
wLeP;u1  
NYwE=b~I  
class do_while_invoker Gc=#  
  { .ztO._J7f  
public : ]^HlI4 z  
template < typename Actor > hL:n9G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [a~|{~?8  
  { (rfU=E  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]IQTf5n  
} B%HG7  
} do_; 8BnI0l=\  
jkd'2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3Qt-%=b&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v=4,k G  
最后来说说怎么处理break和continue GC(:}e|  
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。 eil"1$k  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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