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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XDHLEG-u(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m +Y@UgB  
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, 7k 3p'FeS  
LL{t5(- _  
+jcdf}  
Qqp)@uM^  
  class filler PT mf  
  { q1UBKhpnH  
public : >/b^fAG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e:qo_eSC^-  
} ; 0HjJaML  
ab{;Z 5O  
!{IC[g n  
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: jUYF.K&  
YjFWC!Qj$  
=]T|h  
[d0%.+U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DK)u)?!  
Fl<(m  
K~USK?Q%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CP +4k.)*O  
Wt(Kd5k0'2  
%Hh3u$Y,  
o5>/}wIf  
二. 战前分析 /n(9&'H<  
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。 U%L -NMe  
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 vsH3{:&;"P  
[4Y[?)7  
:H{Bb{B%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i9KTX%s5^  
  /* --------------------------------------------- */ Ga.0Io&}C  
vector < int *> vp( 10 ); <p09oZ{6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [ qiOd!  
/* --------------------------------------------- */ INOH{`}Ew  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M]1;  
/* --------------------------------------------- */ GN0duV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N.jA 8X  
  /* --------------------------------------------- */ ^ZR8s^X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O"qR}W  
/* --------------------------------------------- */ 97!H`|u <  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R+s1[Z  
$1~c_<DN  
uw_H:-J  
=w6}\ 'X  
看了之后,我们可以思考一些问题: L/)B}8m\  
1._1, _2是什么? )qmFK .;%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 goB;EWz  
2._1 = 1是在做什么? Ym'7vW#~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {b2 aL7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p(.N(c  
<E SvvTf  
U3/8A:$y  
三. 动工 0F1u W>D1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: # J]~  
;t|,nz4kJ  
X3AwM%,!  
zLL)VFCJW  
template < typename T > r( M[8@Nz  
class assignment rfX=*mjt  
  { e^=NL>V6p  
T value; 5:$Xtq  
public : n6/fan;  
assignment( const T & v) : value(v) {} fL2^\dB;  
template < typename T2 > !f`5B( @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [$;,Ua-mt  
} ; 9Yn)t#G'`F  
y=#j`MH{>  
W]zwghxH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .ots?Ns  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }Fm\+JOS   
?&6Q%IUW1  
D!S8oKW  
^@K WYAAW5  
  class holder rEmwKZF'  
  { Si]X rub  
public : gn^!"MN+g  
template < typename T > $D}"k!H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G~(& 3  
  { QypZH"Np  
  return assignment < T > (t); \ZsP]};*  
} Ts#pUoE~+H  
} ; Wa<-AZnh  
{<!hlB  
%P;[fJ `G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Tv1]v.  
;5N41_hG  
  static holder _1; ^;4YZwW5w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mVt3WZa  
ncj!KyU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #hy+ L  
而不用手动写一个函数对象。 [8TS"ph>  
:mP9^Do2;  
B 2Z0  
AJdp6@O +  
四. 问题分析 a(f(R&-:$Y  
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。 $cu]_gu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +X[8wUm|^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k/@Tr :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NZP7r;u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d+e0;!s~O  
bM^7g  
五. 问题1:一致性 ~3d*b8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g8'~e{= (  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3 1k  
5#2jq<D  
struct holder #Skj#)I"  
  { p_r4^p\  
  // DL1 +c`d  
  template < typename T > l|7O)  
T &   operator ()( const T & r) const ;P8(Zf3wJb  
  { +<{m45  
  return (T & )r; %i595Ij-]  
} a5 bPEJ=I  
} ; Cdmy.gx^  
:]-$dEu&  
这样的话assignment也必须相应改动: },s_nJR:8  
[[X+P 0`r  
template < typename Left, typename Right > n$xszuNJ`  
class assignment MOeoU1Hn  
  { ZJvo9!DL|  
Left l; hX3@f;[B2  
Right r; Q vJZkGX  
public : gs>A=A(VYf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gvlFumg2  
template < typename T2 > #2N_/J(U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X|'2R^V.  
} ; MnS+nH!d  
=+\$e1Mb*  
同时,holder的operator=也需要改动: O+b6lg)q  
r>O|L%xpv  
template < typename T > \OY}GRKt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :X Lp  
  { 2lo:a{}j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |EEi&GOR(y  
} &Sa~/!M  
7D9]R#-K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1yS&~ y?a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QAUykS8  
o}  {-j  
return l(rhs) = r; wPgDy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Si R\a!,C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h1-Gp3#  
p#=;)1  
template < typename Tp > ai9  
class constant_t s [T{c.F  
  { 87}(AO)  
  const Tp t; LQ>$ >A(  
public : 6n,xH!7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t\%%d)d9  
template < typename T > * :S~C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `2e_ L  
  { L;lk.~V4T  
  return t; 32^#RlSu8  
} A_F0\ EN*  
} ; }*Zo6{B-  
- wWRm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bw5T2wYZ  
下面就可以修改holder的operator=了 U(Z!J6{c  
XWXr0>!,?  
template < typename T > I=odMw7Hj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $L\@da?  
  { AqqHD=Yp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yW`e |!  
} w5(yCyNp~  
=x#&\ui  
同时也要修改assignment的operator() .<.#aY;N  
bRsc-Fz6  
template < typename T2 > ;W~4L+e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~ k<SbFp  
现在代码看起来就很一致了。 I&\4C.\>  
AK;^9b-}q:  
六. 问题2:链式操作 y]^#$dK(z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &?r*p0MQC  
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。 p&O8qAaO  
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。 AIv<f9*.:  
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。 QoseS/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rKT)!o'  
?Q?598MC  
template < typename T > PkO!'X  
struct result_1 ])UwC-l  
  { ZRP y~wy>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j.B>v\b_3  
} ; f~R[&q +  
A _i zSzC1  
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{'zoL  
*v&*% B  
template < typename T > .R\p[rv&  
struct   ref 8JP6M!F#  
  { FJF3B)Va|  
typedef T & reference; 67?n-NP  
} ; 2`E! |X  
template < typename T > 6Hl < ,(vn  
struct   ref < T &> v8  
  { +(y>qd  
typedef T & reference; _Fxe|"<^  
} ; O:,=xIXR  
s-%J 5_d f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sJv`fjf%8  
& +]x;K  
template < typename T > B\/7^{i5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o X@nP?\  
  { ? oc+ 1e  
  return l(t) = r(t); dk8y>uLr_  
} qCQu^S' iD  
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。 I{EIHD<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3a9u"8lG  
+ ~~ Z0.[  
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 4&]%e6,jH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1J&#&\,f&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %Co b(C&}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kfRJ\"`   
最后的布局是: /3F<=zikO  
                Add phmVkV2a;#  
              /   \ P#v^"}.Wd  
            Divide   5 "f<#.}8  
            /   \ >Zo-wYG  
          _1     3 B>@D,)/bT5  
似乎一切都解决了?不。 9 ?(x>P  
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。 oSmjs  
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。 <"A#Eok|4  
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: wx./"m.M  
#w;;D7{@m  
template < typename Right > Vf$1Sjw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NZfd_? 3  
Right & rt) const 'QR4~`6I  
  { s&0*'^'O[S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j3LNnZY  
} u]0!|Jd0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zu<>"5}]  
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#8O~  
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。 ey*,StT5a  
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。 2]3G1idB  
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。 ;M-,HK4=  
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? j C9<hLt  
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:  tI'e ctn  
\QiqcD9Y  
template < class Action > _Qg{ ;  
class picker : public Action %; qY  '+  
  { $82zyq  
public : >j- b5g"g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ],AbcTX  
  // all the operator overloaded &*jixqzvn  
} ; HwM /}-t  
leR" j  
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。 ]a=l^Pc(xN  
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: PB@-U.Z  
$6Z[|9W^A  
template < typename Right > e_^KI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  t9]r  
  { =^by0E2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cmae&Atotw  
} z30=ay1  
f!(cD80  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IQ#So]9~Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |\/~ 8qP  
Etdd\^  
template < typename T >   struct picker_maker dbd"pR8v  
  { Wz5d| b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nE4l0[_  
} ; vRxL&8`&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a9L0f BRy  
  { ^,>}%1\  
typedef picker < T > result; (KZUvsSk  
} ; {8_:4`YZ  
S~}$Ly@  
下面总的结构就有了: X=\x&Wt  
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。 {<"[D([  
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。 Mg&HRE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %bN"bxv^  
至此链式操作完美实现。 UX?X]ZYVR  
"1AjCHZ  
R+C+$?4NG  
七. 问题3 %uF:)   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ayHn_  
N:5b1TdI,  
template < typename T1, typename T2 > WI%zr2T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V.+DP  
  { rC=f#YjR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h@ EJTAi  
} <x^IwS  
ud 5x$`  
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: S|tA[klh  
/]P%b K6B  
template < typename T1, typename T2 > Sv~PXi^`H  
struct result_2 *'s&/vEy  
  { ?|\0)wrRf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WReYF+Uen  
} ; 65 NWX8f}  
J*/$ywI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? E\W;:p,{A  
这个差事就留给了holder自己。 Gt?!E6^ !  
    f45x%tha%  
tPQ2kEW  
template < int Order > PsacXZNs\N  
class holder; NWaI[P  
template <> }kpfJLjY  
class holder < 1 > }x>}:"P;W  
  { !x+MVJ]  
public : `W6:=H  
template < typename T > Be'?#Qe   
  struct result_1 _Jt_2o%G  
  { ]KfghRUH  
  typedef T & result; A632 :V  
} ; a>#d=.  
template < typename T1, typename T2 > (v9!g#  
  struct result_2 0q-0zXlSL  
  { ZK W@pW]U  
  typedef T1 & result; _gis+f/8h  
} ; 2&3eAJC  
template < typename T > `kI?Af*;v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !]n{l_5r  
  { sqgD?:@J  
  return (T & )r; RI7qsm6RN  
} :5q^\xmmq  
template < typename T1, typename T2 > rerUM*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 30wYc &H  
  { o;HdW  
  return (T1 & )r1; h'z+8X_t  
} OLhWkN,qA  
} ; T<w*dX7F0K  
cN0~;!{i  
template <> XY&]T'A  
class holder < 2 > e)fJd*P  
  { A?%XO %  
public : TW;|G'}$  
template < typename T > *rujdQf  
  struct result_1 $_%2D3-;D  
  { 'US8"83  
  typedef T & result; )of5229  
} ; eHfG;NsV /  
template < typename T1, typename T2 > G FSlYG  
  struct result_2 Jv '3](  
  { Fj4l %=  
  typedef T2 & result; oi%5t)VsS  
} ; 0%(4G83gw  
template < typename T > P"[ifs p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )j)y5_m  
  { VyBJIzs0  
  return (T & )r; M9ter&  
} y&KoL\  
template < typename T1, typename T2 > qkZ5+2m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Uv W:#  
  { `Lb _J  
  return (T2 & )r2; #]N&6ngJ  
} 59"Nn\}3gE  
} ; -Ihn<<uE?  
~7)rKHau  
mYsuNTx!.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {!:|.!-u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  P %U9S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y'+F0IZ+  
|yId6v  
return l(i, j) = r(i, j); *R9mgv[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X7imUy'.  
.lNnY8<  
  return ( int & )i; umHs" d  
  return ( int & )j; <7sF<KD  
最后执行i = j; |{}d5Z"5;}  
可见,参数被正确的选择了。 ?$`1%Y9  
KqG$zC^N  
` i^`Q  
?()E5 4y  
*n$m;yI  
八. 中期总结 z!Pdivx  
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: }hObtAS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (pRy1DH~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rzn0-cG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8gu7f;H/k  
#7cf 8y  
F(J!dG5#  
x"h)"Y[c5  
*6\`A!C  
"8C(_z+]K`  
九. 简化 F~uA-g  
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。 9b=^"K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2kmna/Qa6  
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: sL[(cX?;2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j_YZ(: =  
  +-*/&|^等 5D02%U2N)G  
2. 返回引用。 G3^n_]Jb  
  =,各种复合赋值等 2=UTH% 1D  
3. 返回固定类型。 ko7-%+0|]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a\HtxR8L  
4. 原样返回。 H?zCIue3  
  operator, V=8{CmqT  
5. 返回解引用的类型。 =:R[gdA#1  
  operator*(单目) )eedfb1  
6. 返回地址。 %]= 'Uv^x  
  operator&(单目) 2Yg[8Tm#  
7. 下表访问返回类型。 bQ:3G;  
  operator[] OB? 79l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UdM5R [  
  operator<<和operator>> )u v$tnP*  
lG^mW \ O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L-X _b3E\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #D*J5k>2  
*7D$;?"  
template < typename Left > uvK%d\d  
struct value_return ]P ?#lO6  
  { {u[K ^G  
template < typename T > bU g2Bm!y  
  struct result_1 +Muia5G  
  { y[7xK}`_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `'k's]Y  
} ; 5F_:[H =   
iJp!ROI  
template < typename T1, typename T2 > t BXsWY{  
  struct result_2 YaE['a  
  { @SMy0:c:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {TN@KB  
} ; 7_d#XKz@  
} ; ;hJ/t/7  
TYLl_nGr  
T;pn -  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait snk{u/0Xm  
'/"M02a  
下面我们来剥离functor中的operator() Qre&N _  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tZ{q\+h  
#p9z#kin  
return l(t) op r(t) MH~qfH>K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `?S?)0B  
return op l(t) gt~2Br4  
return op l(t1, t2) `LHfAXKN  
return l(t) op 4sD:J-c  
return l(t1, t2) op I`}vdX)  
return l(t)[r(t)] bJMcI8`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ST [1'T+L  
 #,9TJ:~N  
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: 7J_f/st  
单目: return f(l(t), r(t)); YNQ6(HA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j!8+|eA kk  
双目: return f(l(t)); {,mRMDEy  
return f(l(t1, t2)); v}*u[GWl]  
下面就是f的实现,以operator/为例 N)I T?  
PHL@1K{)  
struct meta_divide xTawG?"D  
  { >yHnz?bf@  
template < typename T1, typename T2 > !?-5 hh1\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r#Oz0=0u  
  { DO,&Foh\  
  return t1 / t2; S/:QVs  
} e ~,'|~ C5  
} ; s/&]gj "  
&^D@(m7>{K  
这个工作可以让宏来做: ~E|V{z%  
G78j$ ^/0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %_=R&m'n`  
template < typename T1, typename T2 > \ U=#ylQ   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z1lF[d,f;  
以后可以直接用 U\GZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WsDe0F  
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 >\x 39B  
(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。。。) ]SR`96vG  
"^e?E:( 3  
Gbm_xEPC  
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 M[N.H9  
z7pXpy \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z!l!3(<G.f  
class unary_op : public Rettype 4W-+k  
  { 1E_Ui1[  
    Left l; g~D6.OZU  
public : Gv3Fg[MA@c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /g7?,/vnZ  
TFA  
template < typename T > ]TprPU39  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P&`r87J  
      { ;+KgujfU  
      return FuncType::execute(l(t)); =v=!x  
    } yQ&%* ?J  
1 b%7FrPkd  
    template < typename T1, typename T2 > :%oj'm44!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VIdoT2  
      { &bgi0)>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O}!@28|3"  
    } O9&:(2'f  
} ; % x;!s=U  
G")EE#W$}  
y%l#lz=6  
同样还可以申明一个binary_op ?bDae%>.d,  
G QBN-Qv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jz:c)C&/  
class binary_op : public Rettype ,T[ +omo  
  { 8J U~Q  
    Left l; ?t P/VL  
Right r; ''07Km@x  
public : ]7 mSM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~,-O  
^#nWgo7{7  
template < typename T > )#Bfd(F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }@6 %yR  
      { LbknSy C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2/N*Uk 0  
    } %"fKZ  
*9 wHH-#  
    template < typename T1, typename T2 > U  {!{5l:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %-|q3 ^s  
      { DN0b.*[`3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sylsp%A  
    } 6+#cyKj  
} ; ' uw&f;/E  
$zi\ /Yw  
SnU{ZGR>sP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A6.'1OD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vBnHG-5;P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6u;(R0n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 umn^QZ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n9-[z2n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `:O.g9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0lN8#k>H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :[0 3upyS  
下面是修改过的unary_op | :[vpJFK  
P?7b,a95O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a[l5k  
class unary_op mj|9x1U)  
  { [ Ulo; #P  
Left l; X+@,vCC  
  ^`?> Huu<w  
public : HE'8  
y@JYkp>I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XjU;oh4:.  
>L4$DKO  
template < typename T > /MtacR  
  struct result_1 ^SCWT\E  
  { )zV5KC{{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9%6`ZS~3  
} ; Xy&#}S}9  
$c47cJO)W  
template < typename T1, typename T2 > Or>[_3  
  struct result_2 zxdO3I  
  { Jl ?Q}SB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KL`>mJo$  
} ; v}D!  
tYa8I/HpT  
template < typename T1, typename T2 > 0MPDD%TP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0yNlf-O  
  { 0n=E.qZ9c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Gzt5efygKt  
} oFp&j@`k8j  
JqZ5DjI:  
template < typename T > &nP rozC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rd{( E  
  { .#|pje^  
  return OpClass::execute(lt(t)); wv-8\)oA  
} DBDfB b  
jp`N%O]6  
} ; `_)dEu  
;0gpS y$#  
:g";p.~=  
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 I),8EEf\  
好啦,现在才真正完美了。 4[q * 7m  
现在在picker里面就可以这么添加了: JK`P mp>  
xd@DN;e  
template < typename Right > p.|; k%c7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l?[DO?m+R  
  { h6t>yC\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 06$9Uz9  
} P0=F9`3wb  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {5JXg9um  
C-Z,L#  
}1dh/Cc`  
Tp13V.|  
LAeXe!y  
十. bind _T$\$v$ {  
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。 T-TH. R  
先来分析一下一段例子 -C+vmY*@  
Jhc S  
GZo4uwG@a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <~OyV5:6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ND>}t#^$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qfU3Cwy  
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。 }d(6N&;"zN  
我们来写个简单的。 u@B"*V~K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n21J7;\/+  
对于函数对象类的版本: lTXU  
pxj"<q`nw8  
template < typename Func > e)kf;Hkf  
struct functor_trait /slML~$t<  
  { 9@06]EI_  
typedef typename Func::result_type result_type; ,R+u%bmn#  
} ; ($kwlj~c  
对于无参数函数的版本: 1F|+4  
UsTPNQj  
template < typename Ret > xo$ZPnf(zv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "K<VZ  
  { hj4Rr(T  
typedef Ret result_type; vkK+ C~"  
} ; \bfHGo=  
对于单参数函数的版本: 5hAg*zJb5o  
./d (@@  
template < typename Ret, typename V1 > ?x @khzk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !MC W t  
  { ]O."M"B  
typedef Ret result_type; kokkZd7!  
} ; Ou^dI  
对于双参数函数的版本: U VT8TN-T  
! bp"pa9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~CA+'e%~~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g i)/iz`  
  { heWb(E&  
typedef Ret result_type; ,l6W|p?ZO^  
} ; KB5{l%>  
等等。。。 r!S iR(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o2~x'*A0I  
Gm. hBNgp  
template < typename Func > (`xc3-,  
struct func_return qU}DOL|  
  { CS/-:>s%  
template < typename T > =%L^!//c  
  struct result_1 abND#t  
  { W5p}oN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =EKJ!{  
} ; DQ)SMqOotw  
c nzPq\  
template < typename T1, typename T2 > oC [g  
  struct result_2 u2t<auE9^  
  { oZ}e w!V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g:Dg?_o  
} ; X'c5s~9  
} ; luMNi^FQ  
Nd6z81  
v>XE]c_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dZW:Cf 9K  
n>HNpy  
template < typename Func, typename aPicker > <da! #12L  
class binder_1 =BtEduz  
  { wb}tN7~Y;  
Func fn; 9YJb~tuZ73  
aPicker pk; b%kh:NV{S  
public : J: LSGj;R  
i"'k|TGW^  
template < typename T > N]duv~JS  
  struct result_1 1jL?z6S  
  { 1pV"< ,t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R/#*~tPi8  
} ; "a: ;  
G<-.{Gx)  
template < typename T1, typename T2 > z,9qAts?mh  
  struct result_2 &[YG\8sxWa  
  { gvC2\k{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -4Xr5j%o  
} ; *M"wH_cd  
=vFI4)$-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cn,jLy  
=8iM,Vl3  
template < typename T > !rWib` %  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G > ,rf ]N  
  { 9qpH 8j+  
  return fn(pk(t)); |3i~?] A  
} NB^.$ 3 9n  
template < typename T1, typename T2 > J=$v+8&.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sJr$[?  
  { C>+UZ  
  return fn(pk(t1, t2)); iJYr?3nw;  
} /EC m  
} ; _ReQQti[  
"K8qmggTq  
!-QKh aY  
一目了然不是么? Rwr0$_A  
最后实现bind F4}Zl  
_ehU:3L`s  
w Bl=]BW!%  
template < typename Func, typename aPicker > ~ e"^-x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NlKnMgt~  
  { T>c;q%A/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sLTf).xh  
} DgdW.Kj|IL  
Kz%wMyZ:g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #zXDh3%]a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 y>G{GQ  
HZ|6&9we  
十一. phoenix jk|0<-3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4uz\Me(  
{5to;\.  
for_each(v.begin(), v.end(), -B_dE-l,  
( PXkPC%j  
do_ Xbz}pAnj  
[ &L/ C:<.  
  cout << _1 <<   " , " [p <L*3<  
] 3{%/1>+x5  
.while_( -- _1), D\k);BU~  
cout << var( " \n " ) Ki'EO$  
) @1>83-p"X  
); w qsPGkJJ7  
S&VN</p  
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: nhIITfJJ  
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 ,^+3AT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D^A_0@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #[A/zH|xvV  
|m=@;B|  
6G( k{S  
template < typename Cond, typename Actor >  "u%$`*  
class do_while 7 724,+2N  
  { pG" 4qw  
Cond cd; A.y$.(  
Actor act; _|*j8v3  
public : Y)uNzb6R  
template < typename T > #>233<  
  struct result_1 9`b*Y*d  
  { tp1{)|pwY6  
  typedef int result_type; P$!Ht  
} ; cJqPcCq(wn  
@p!["v&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }x%"Oq|2]x  
ALKhZFuz  
template < typename T > eQ*gnV}rE%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?b"B+#  
  { 3{:d$- y  
  do M~@\x]p >  
    { akNJL\b  
  act(t); i3kI{8h  
  }  ztTpMj  
  while (cd(t)); o&>0 pc  
  return   0 ; KR{kn[2|Q  
} ] $%{nj<  
} ; s#d>yx_b  
E=LaPjEIj  
6!bf,T]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t rHj7Nw  
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。 o2jnmv~  
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。 QZDGk4GG  
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。 &AoWT:Ea  
下面就是产生这个functor的类: TzIgEn~  
$mpfr#!&3o  
mX<D]Z< k  
template < typename Actor > 'dx4L }d  
class do_while_actor H\O|Y@uVr  
  { 1XSqgr"3  
Actor act; |C5i3?  
public : !x,3k\M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AKS(WNGEp  
-5E<BmM  
template < typename Cond > YN\ QwV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !{SEm"J^  
} ; $CXqkK<6  
\f+R!  
(Q\w4?ci  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0|HhA,u  
最后,是那个do_ D]4?UL  
#M_QSD}&  
<,LeFy\zW  
class do_while_invoker 4=1lyw  
  { u52@{@Ad  
public : bi,%QZZ  
template < typename Actor > -,Q<*)q{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t[#`%$% '  
  { PZ"xW0"-  
  return do_while_actor < Actor > (act); %.Mtn%:I *  
} ;  I=z  
} do_; 9%)'QDVGLf  
;T/' CD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~kYF/B2*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RRV&!<l@$  
最后来说说怎么处理break和continue ,PY<AI^59  
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。 H9&? <j1n  
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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