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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~=Q Tv8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]6z ; M;F`  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, |ZJ<N\\h-  
p _q]Rt  
AIw<5lW  
qfsu# R  
  class filler ^ 9FRI9?  
  { nbdjk1E`~  
public : L5A?9zum/!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *{s 3.=P.  
} ; T9&bY>f?  
R>dd#`r"  
&~#y-o"  
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: *W$bhC'w  
a474[?  
22r$Ri_>  
B:=VMX~GE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N=~aj7B%  
TI}Y U  
w[Q)b()  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x5 ?>y{6D  
POt 8G  
*g!7PzJ'  
eGj[%pk  
二. 战前分析 G'f5MP 1  
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。 raCgctYVq  
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 )k6kK}  
sG8G}f  
l-<EG9m@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EiCEB;*z|d  
  /* --------------------------------------------- */ K| '`w.  
vector < int *> vp( 10 ); C9L_`[9DO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5Sz}gP('  
/* --------------------------------------------- */ ,WQg.neOA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $ uqB.f$  
/* --------------------------------------------- */ eH^~r{{R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Xl/U^B  
  /* --------------------------------------------- */ $c}-/U 8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JUd Q Q  
/* --------------------------------------------- */ osZ] R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OmLe+,7'  
lL"ANlX-P  
|VQmB/a  
|ZtNCB5{^j  
看了之后,我们可以思考一些问题: ndS8p]P&o(  
1._1, _2是什么? (0u(<qA\  
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。 W.Z`kH *B  
2._1 = 1是在做什么? jH?!\F2)+  
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。 1"UHe*2  
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。 \@m^w"Ij  
x4-_K%  
{3!E8~  
三. 动工 AA<QI'6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t4Pi <m:7  
D hD^w;f]  
P(cy@P,D  
~DP_1V?  
template < typename T > -_ <z_IL\%  
class assignment y3OF+;E  
  { y~^-I5!_ u  
T value; bW^C30m  
public : y_r(06"z1  
assignment( const T & v) : value(v) {} FaQc@4%o  
template < typename T2 > ziC%Q8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pD;fFLvN  
} ; OJ r~iUr  
(9Q@I8}Iy  
n&3}F?   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $[\\{XJ.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tmi)LRF H  
}CL7h;5N 3  
{r'+icvLX  
]94`7@  
  class holder oL@K{dk  
  { !RSJb  
public : Up5|tx7  
template < typename T > dozC[4mF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -\n%K  
  { B>g(i=E  
  return assignment < T > (t); :l&Yq!5  
} )+|Y;zC9  
} ; e, fZ>EJ  
[0vqm:P  
~*x 2IPi H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L~AU4Q0o  
.wB'"z8L  
  static holder _1; HoK+g_9~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FLX n%/  
inh J|pe"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1) 5$,+~lL  
而不用手动写一个函数对象。 aYn5AP'PH  
O]' 2<;  
%SuELm  
{@6:kkd  
四. 问题分析 -Aojk8tc  
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。 -V-I&sO<  
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。 kc(m.k!|f\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LI].*n/v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t<o7 S:a"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .f"1(J8  
7ug"SV6Hb  
五. 问题1:一致性 huW,kk<]y  
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?| 7hTpjox2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U$Z<lx2P  
YxrMr9>l1  
struct holder NfnPXsad  
  { 2vh }:A_  
  // 8i5S }  
  template < typename T > FSm.o?>  
T &   operator ()( const T & r) const +80bG(I_  
  { a"X h  
  return (T & )r; {@F'BB\  
} L""ZI5J{F9  
} ; Cf9{lhE8  
FzcXSKHV %  
这样的话assignment也必须相应改动: kJpO0k9?eY  
>KL=(3:":p  
template < typename Left, typename Right > kDDC@A $  
class assignment Rk7F;2  
  { g$^-WmX\m  
Left l; 9!(%Vf>  
Right r; wN58uV '  
public : Li]96+C$}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} df$.gP  
template < typename T2 > )obgEJ7Y`l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?_d6 ;  
} ; T - _))  
D=mmBo  
同时,holder的operator=也需要改动: NLK1IH#  
B{R[z%Y  
template < typename T > l)*(UZ"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u*): D~A  
  { q)L4*O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2.I|8d[  
} Zp3-Yo w2  
9?MzIt  
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。 `-.2Z 0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `WN80d\)&  
)ds]fvMW]N  
return l(rhs) = r; RrvC}9ar  
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。 ""jW'%wR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [#mk TY  
@;`'s  
template < typename Tp > #Zw:&' QB  
class constant_t +^+'.xQ  
  { NI#]#yM+  
  const Tp t; RSh_~qMX  
public : ! #_2 ![  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n|)((W  
template < typename T > 't}\U&L.{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w(&EZDe  
  { ofV0L  
  return t; V%s7*`U  
} :\P@c(c{^C  
} ; W/bW=.d Jd  
<+g77NL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TDDMx |{  
下面就可以修改holder的operator=了 U,#x\[3!Jt  
,\iHgsZ  
template < typename T > zUL,~u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KCyV |,+n  
  { gAWi&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 17Cb{Q  
} =yZq]g6Q  
F-wAQ:  
同时也要修改assignment的operator() W&Fm ;m@M  
"H[K3  
template < typename T2 > h8asj0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H5x7)1Ir|  
现在代码看起来就很一致了。 ?iP7Ki  
'wk,t^)  
六. 问题2:链式操作 qisvGHo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;,[0bmL  
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。 GNMOHqg4  
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。 qx5`lm~L  
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。 5<dg@,\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8F8?1  
g~y0,0'j1\  
template < typename T > {IJ;)<>&VE  
struct result_1 YUEyGhkMV{  
  { H_ $?b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1OM Xg=Y  
} ; j+gxn_E  
VQHB}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: E)$>t}$  
Mqd'XU0L  
template < typename T > pz /[ ${X  
struct   ref ^<OYW|q?\r  
  { V+"%BrM  
typedef T & reference; Jr !BDg  
} ; U S ALoe  
template < typename T > %LMpErZO  
struct   ref < T &> |&=-Nm  
  { #-;W|ib%z  
typedef T & reference; 1p. c6[9 -  
} ; 9Y,JYc#  
C>+n>bH]L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zkRAul32|  
5j`xSG  
template < typename T > ;98&5X\u<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X vaIOt>A  
  { #h[>RtP:  
  return l(t) = r(t); Dds-;9  
} #-'`Yb w  
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。  B(;MI`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V8M()7uJ  
blgA`)GI  
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 e-ta7R4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !{jw!bB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %VO+\L8Fs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &THtQ1D  
最后的布局是: MQ!4"E5"j  
                Add 44ty,M3  
              /   \ "u^Erj# /  
            Divide   5 2PlhnUQ7  
            /   \ ytIPY7E  
          _1     3 +\T8`iCFB  
似乎一切都解决了?不。 _aFe9+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。 ;gZ ^c]\  
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。 oK\zyNK  
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: k9x[( #  
n|{K_! f  
template < typename Right > F\D iT|?}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -iR2UE@M  
Right & rt) const MI `qzC*%  
  { z}MxMx c4h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QOXo(S  
} inGUN??  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J>A9]%M  
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。 unFRfec{  
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。 Gm B&TD m  
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。 sq2:yt  
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。 ,->K)Rs;  
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? vS8& ,wJ!  
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: +7gd1^|$e  
oy8jc];SO  
template < class Action > _^BA;S @  
class picker : public Action V5K/)\#  
  { b{<?E };%  
public : X}Oe'y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T aS1%(  
  // all the operator overloaded `D77CC]vU  
} ; C<D$Y,[w  
B%8@yS  
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。 712nD ?>  
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: M^Sa{S*?  
BY~Tc5  
template < typename Right > wtYgHC}X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tB4mhX|\  
  { s\;/U|P_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =Dq&lm,n  
} tDRR3=9pX  
F^.A~{&L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r? /Uu &  
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。 4Fft[S(  
hS,&Nj+  
template < typename T >   struct picker_maker  ;2C  
  { M.Yp'Av  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~q3O,bb{   
} ; 9ngxkOGx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FaeKDbLJr  
  { i% 1UUI(W  
typedef picker < T > result; AXlVH%'  
} ; Wq4<9D  
wOf8\s1  
下面总的结构就有了: ["D!IqI :  
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。 (m R)o&Y%,  
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。 {'M<dI$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  WwB_L.{  
至此链式操作完美实现。 &G"s !:  
3Q$ 4`p;  
h[>pC"s?K  
七. 问题3 r!&174DSR1  
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。 !Aj}sh{  
D"pT?\kO  
template < typename T1, typename T2 > ~P'.R.e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "OenYiz  
  { wY<s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C][$0  
} t1w]L  
Mc,|C)  
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: (vG*)a  
9E ^!i  
template < typename T1, typename T2 > W_}j~[&  
struct result_2 ?"Ez  
  { :6Nb,Hh~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DO(};R%=  
} ; %'1iT!g8  
vL@<l^`$0  
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? jc"sPrv5  
这个差事就留给了holder自己。 `$/a-K}  
    ?+Gt?-! 5q  
HS <Jp44  
template < int Order > YD[HBF)~j  
class holder; B/;> v  
template <> -*k2:i`  
class holder < 1 > bJIYe ld  
  { K80f_ iT 5  
public : PRU&y/zZmG  
template < typename T > H1c8]}  
  struct result_1 1\fx57a\  
  { g)#?$OhP"  
  typedef T & result; 'd~(=6J  
} ; AAQ!8!  
template < typename T1, typename T2 > S' $;  
  struct result_2 684& H8  
  { hV(^Y)f  
  typedef T1 & result; 7y=O!?*  
} ; D>y5&`  
template < typename T > "<=4]Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $0 .6No_|  
  { uLzE'Z mV  
  return (T & )r; h,$CJdDY]  
} ]R""L<K%HF  
template < typename T1, typename T2 > UDI\o1Rbp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x6,ozun  
  { rci,&>L"  
  return (T1 & )r1; TBt5Nqks-  
} -rU_bnm  
} ; L(yUS)O  
~ L4NK#  
template <> R:f!ywj%  
class holder < 2 > d'96$e o~  
  { #HgN wM  
public : )l`Ks  
template < typename T > l+6c|([  
  struct result_1 d3q%[[@  
  { F:m6Mf7L  
  typedef T & result; 9HJYrzf{%  
} ; |^-D&C(Eu  
template < typename T1, typename T2 > `+n0a@BVB  
  struct result_2 &lLk[/b  
  { ^mq(j_E.  
  typedef T2 & result;  lPZ>#  
} ; oW^x=pS9  
template < typename T > <<LLEdB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _+48(Q F<  
  { "BT M,CB  
  return (T & )r; %JBLp xnq  
} (W h)Ov"  
template < typename T1, typename T2 > N*36rR$^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !U% |pa  
  { ; +\h$  
  return (T2 & )r2; UdrgUqq)  
} i@+m<YS:2>  
} ; Rf0so   
{{G3^ysa  
l8?C[, K%  
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> >。 [KBa=3>{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QD0x^v8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {xg=Ym)  
LC]0c)v#  
return l(i, j) = r(i, j); h rSH)LbJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8a*&,W  
].rKfv:  
  return ( int & )i; I;rW!Hb  
  return ( int & )j; y]t19G+  
最后执行i = j; R=.?el  
可见,参数被正确的选择了。 \2; !}  
Jw5@#j  
|9XoRGgXU  
$B?8\>_?  
-6J <{1V  
八. 中期总结 p^ (Z  
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: k}:;`ST  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BDf M4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8SRUqe[H]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k~AtnI  
Fk49~z   
<5%*"v  
Eb~vNdPo  
- c>Vw&1  
M-].l3  
九. 简化  \xp0n  
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。 Y7+c/co  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I`oJOLV  
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: aHC%:)ww:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ym5@SBqIx  
  +-*/&|^等 J>#hu3&UOQ  
2. 返回引用。 <_8b AO8\  
  =,各种复合赋值等 mf g>69,w  
3. 返回固定类型。 muXP5MO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cZ)JvU9]  
4. 原样返回。 gdD|'h  
  operator, 9O&m7]3  
5. 返回解引用的类型。 F&uiI;+zJ  
  operator*(单目) s@$0!8sxm  
6. 返回地址。 ]8wm1_qV  
  operator&(单目) h8O\sKn  
7. 下表访问返回类型。 VDOC>  
  operator[] 4tUoK[p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h1 (i/{}:  
  operator<<和operator>> }%}$h2:  
6 8n ;#-X  
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。 l8(9?!C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [Y!HQ9^LEp  
*=B<S/0  
template < typename Left > 9c4p9b!  
struct value_return g$C]ln>"9m  
  { 6X9$T11Vc  
template < typename T > Wn6m$=  
  struct result_1 esZhX)dS  
  { p:b{>lM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l'[;q '  
} ; vh&~Y].W Y  
\nP79F0%2  
template < typename T1, typename T2 > HfH+U&  
  struct result_2 CLZ j=J2  
  { wQ+i l6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'LG\]h>+)  
} ; Q)4[zStR#  
} ; vv)w@A:Vn)  
NG3:=  
:9L}jz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }\H. G  
Zjn1,\(t~u  
下面我们来剥离functor中的operator() q1YNp`]0i8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h`! 4`eI  
jqvw<+#  
return l(t) op r(t) -">Tvi4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |UlR+'rl  
return op l(t) 20 $Tky_  
return op l(t1, t2) 8?m=Vw<kIZ  
return l(t) op d< XY"Y%  
return l(t1, t2) op jxW/"Q   
return l(t)[r(t)] E)Qg^DHP/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (W"0c?i|]  
,0HID:&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YH%U$eS#g  
单目: return f(l(t), r(t)); k}kwr[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n&]J-^Tx  
双目: return f(l(t)); @ >'Wiq!  
return f(l(t1, t2)); :T6zT3(")D  
下面就是f的实现,以operator/为例 Bk.`G)t  
bg9_$laDi  
struct meta_divide |@b|Q,  
  { JSh'iYJ .  
template < typename T1, typename T2 > b; ;y|H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #0*I|gfV  
  { 8zeD%Uv  
  return t1 / t2; ZFX}=?+  
} GQ.akA_(  
} ; {X pjm6a7  
ss|n7  
这个工作可以让宏来做: Tnf&32 IA  
U!"RfRD.<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R 'mlKe x  
template < typename T1, typename T2 > \ 6xh -m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (|6!pQ7  
以后可以直接用 v"sU87+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s5d[sx  
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 ONcS,oHW  
(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。。。) $:D L+E-}  
xr)m8H  
C}XB%:5H5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .d)H2X  
3@;24X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gd31ds!G  
class unary_op : public Rettype |>I4(''}  
  { _{i- .;K  
    Left l; @yPI$"Ma  
public : 5bK:sht  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]=0D~3o3  
<l9qhqHv&  
template < typename T > BxxqzN+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {K=[Fu=  
      { +qF,XJ2  
      return FuncType::execute(l(t)); ==7=1QfP  
    } MES|iB  
!jJH}o/KW  
    template < typename T1, typename T2 > Y2p~chx9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F>3fP  
      { .3,Ow(3l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oU~e|  
    } TH}+'m  
} ; ?K?v64[  
RE:$c!E!  
! XNTk]!  
同样还可以申明一个binary_op le`_    
G9\@&=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &5wM`  
class binary_op : public Rettype j]_"MMwk$<  
  { s%qK<U4@;Q  
    Left l; al\ R(\p|  
Right r; AJH-V 6  
public : u>-!5=D8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x-{awP  
e6?h4}[+*  
template < typename T > lFL iW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK:S:  
      { .@ElfPP(L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )TcW.d6  
    } I806I@ix  
`#~HCl  
    template < typename T1, typename T2 > MoP 0qNk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *m sW4|=^2  
      { ~FV Z0%+,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C[O \aW  
    } uB:utg  
} ; ~?{"H<  
Ci ? +Sl  
&H{KXX"X  
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 )rs);Pl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B6b {hsO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) daZY;_{"o  
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。 ukSi9| 1-,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <3>Ou(F  
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。。。 cwxO| .m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \TrhJ  
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) n'JwT! A  
下面是修改过的unary_op BjR:#*<qD  
5xHl6T+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bewi.$E{  
class unary_op s3G3_&  
  { g9;}?h  
Left l; *r+i=i8{  
  b&!7(Q[ sT  
public : <c{RY.1[  
KutR l$,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j%KLp4J/e  
16YJQ ue  
template < typename T > zTP3JOe(  
  struct result_1 Nze#u;  
  { INrUvD/*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dQt*/]{q  
} ; LRv-q{jP;  
XH0R:+s  
template < typename T1, typename T2 > q7wd96G:  
  struct result_2 d]k >7.  
  { |YQ:4'^"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VWG#v #o  
} ; %9=^#e+pE  
eGblQGRS  
template < typename T1, typename T2 > 81/Bn!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const quU%9m \S`  
  { 0@t/j<5o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3M(:}c  
} |_%|  
xUzSS@ot^  
template < typename T > kO\(6f2|x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JF_\A)<ki  
  { 0%+TU4Xx  
  return OpClass::execute(lt(t)); G;MgrA#\  
} Sg0 _l(  
Y=4,d4uu  
} ; ;/SM^&Y  
K,^{|5'3q  
(6?pBdZ  
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 BRV /7ao="  
好啦,现在才真正完美了。 z$`=7 afp  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~-6Kl3Y  
A[!Fg0X0  
template < typename Right > oHbEHS61  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ' d1E~A  
  { #Qy*zU#9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >\$qF  
} QKbX^C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )D@1V=9,  
BJk\p.BVN  
6A/Nlk.  
Zcz)FP#  
xZL`<3?  
十. bind 6$b"tdP  
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。 p(~>u'c  
先来分析一下一段例子 +8Zt<snG  
q=}Lm;r  
j 46f Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c:51In|~{C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GOa](oD}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M0x5s@  
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。 o 1#XM/Z  
我们来写个简单的。 sN 7I~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _4rb7"b1  
对于函数对象类的版本: 'sY>(D*CQ  
^,b*.6t  
template < typename Func > T8ZBQ;o  
struct functor_trait FymA_Eq  
  { OgS6#X  
typedef typename Func::result_type result_type; qw0tw2|  
} ; z(>{"t<C  
对于无参数函数的版本: EUe2<G  
D_9&=a a'  
template < typename Ret > =6j  5,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 91%+Bf()J6  
  { q[1H=+  
typedef Ret result_type; 1U~AupHE  
} ; ]^&DEj{  
对于单参数函数的版本: <{YP=WYW  
_W]2~9  
template < typename Ret, typename V1 > .?_wcp=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N*lq)@smq  
  { #2I[F  
typedef Ret result_type; (OYR, [*  
} ; 6k42>e*p  
对于双参数函数的版本: Q{H88g^=J  
\h :Rw|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zo;@StN3}T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =1^Ru*G  
  { ~DPg):cZ  
typedef Ret result_type; {j,bV6X  
} ; 2ADUJ  
等等。。。 ]NuY{T&:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FI*.2rdSR  
\"_;rJ{!aE  
template < typename Func > 5cxA,T  
struct func_return iyu%o9_0  
  { 7-w +/fv  
template < typename T > W&z.O  
  struct result_1 >?b/_O  
  { c"H4/,F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A! <R?  
} ; *A GC[w}/  
H4KwbTT"+  
template < typename T1, typename T2 > E[nWB"pxE  
  struct result_2 =9YyUAJZ  
  { lV`y6{o#T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !o:RIwS3  
} ; vp4!p~C{  
} ; .-`7Av+7  
Rr4r[g#  
vV#Jl) A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +tdt>)a  
w^p 'D{{  
template < typename Func, typename aPicker > 0d`s(b54;O  
class binder_1 RE oFP;H~  
  { 27t:-O  
Func fn; z.]t_`KuF9  
aPicker pk; HG=!#-$9  
public : VV?+q)  
;{q7rsE  
template < typename T > @a>+r1  
  struct result_1 ECg/ge2  
  { N~\1yQT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A<9ZX=DAjw  
} ; yXppu[=  
^%#v AS  
template < typename T1, typename T2 > u+[ZWhKUp  
  struct result_2 kd|@.  
  { xlgN}M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &{x5 |$SD  
} ; ;'}1   
 4rwfY<G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @ L%3}  
Cg}cD.  
template < typename T > uzho>p[ae  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const twNZ^=SGr  
  { }n:'@}  
  return fn(pk(t)); b,KQG|k  
} T9RR. ng  
template < typename T1, typename T2 > /ta-jOcRH&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q++lgVh)E  
  { {G%`K,T  
  return fn(pk(t1, t2)); T"in   
} ,Ztj  
} ; ["MF-tQ5  
22}J.'Zb  
.9lx@6]+  
一目了然不是么? ]#j]yGV  
最后实现bind Rw^4S@~T  
'2uQ  
6}n_r}kNR  
template < typename Func, typename aPicker > i)+@'!6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z7K ;~*  
  { vs7Hg )F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <3O>  
} mJ#u]tiL  
4 FGcCE3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %$`pD I)  
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。 I Zi1N  
3 5B0L.R  
十一. phoenix 5z5#_*)O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EXS 1.3>  
y''`73U"  
for_each(v.begin(), v.end(), p8%x@%k  
( FGzB7w#  
do_ $MfHA~^  
[ S,n*1&ogj  
  cout << _1 <<   " , " G9N6iKP!  
] o" &7$pAh  
.while_( -- _1), XlV#)JX  
cout << var( " \n " ) lDCoYX_  
) _j}|R(s*+V  
); vtCt6M  
vbmi_[,U  
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: <^ @1wg  
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 ~>k<I:BtrT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9,`WQ+OI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %%G2w6 3M  
A%k@75V@  
l<(MC R*  
template < typename Cond, typename Actor > 3RXq/E  
class do_while oa}-=hG  
  { A=I]1r  
Cond cd; }_@*,  
Actor act; 9=ns.r  
public : U;`N:~|p#  
template < typename T > r_@;eh  
  struct result_1 M// q7SHh  
  { -3_-n*k!  
  typedef int result_type; )0j^Fq5[+  
} ; ">v76%>Z7  
eL0U5>#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ht (RX  
*_!nil3(i  
template < typename T > pTprU)sa7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [_G_Wl'#8  
  { pBL,kqYNA>  
  do ^Q pP'  
    { 2h IM!wQ  
  act(t); Uk` ym  
  } i 'H{cN6  
  while (cd(t)); {SY@7G]  
  return   0 ; ~ZweP$l  
} ]EnB`g(4;  
} ; E<:XHjm  
?k TVC  
}cn46 L%/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `J'xVq#O  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *l)_&p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?S~HnIn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /a [i:Oa#  
下面就是产生这个functor的类: blpX_N  
r? nvJHP  
@mSdksB/L  
template < typename Actor > X#EMmB!  
class do_while_actor ['~3"lK^O  
  { }rj.N98  
Actor act; 4c_TrNwP  
public : V: fz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =ps3=D  
9.{u2a\  
template < typename Cond > ({v$!AAv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^ |z|kc  
} ; O:IU|INq8  
*T-+Pm-Cq  
FIL?nkYEO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GbUw:I  
最后,是那个do_ Iojyku\W.  
4/;hA z  
jVC`38|  
class do_while_invoker ;PCnEs  
  { NoTEbFrV  
public : Se.\wkl#Y  
template < typename Actor > #k&"R v;,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VCSHq&p8  
  { A'vQtlvKA  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0x7F~%%2  
} V(I!HT5.W  
} do_; x$Y44v'>  
t~U:Ea[gd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X; I:i%-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /2N'SOX  
最后来说说怎么处理break和continue G0oY`WXOB  
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。 4wjy)VD_  
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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