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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E K#ib  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V9<CeTl'  
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, (]*!`(_b  
2Wq/_:  
u}BN)%`B  
k ks ?S',  
  class filler :j( D&?ao  
  { eKek~U&  
public : "i/3m'<2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s&~.";b  
} ; ?*A"#0  
O!.mc=Gx7  
~AG."<}  
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: u@$pOLI  
)0xEI  
TM?7F2  
i"U<=~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "Go)t + -  
E!v^j=h$u  
]#Q'~X W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FAP1Bm  
Ax"I$6n>  
h2#S ?  
t4CI+fqy  
二. 战前分析 PbN"+qM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J t,7S4JL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sKuPV  
7{:g|dX  
5N4[hQrVJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w-(^w9_e  
  /* --------------------------------------------- */ V;SXa|,  
vector < int *> vp( 10 ); x8wal[6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,1g*0W^  
/* --------------------------------------------- */ 0A>Fl*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7+^4v(s  
/* --------------------------------------------- */ b1`(f"&l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4<QS ot  
  /* --------------------------------------------- */ lg!{?xM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l#G }j^Q  
/* --------------------------------------------- */ #3o]Qo[Sc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 13:0%IO  
1F_ 1bAh$  
zPT!Fa`  
%xWscA%^u  
看了之后,我们可以思考一些问题: mQ]wLPP{1  
1._1, _2是什么? hSyA;*)U  
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。 U?:<clh  
2._1 = 1是在做什么? IRW%*W#  
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。 J((.zLvz  
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。 9QryW\6.@z  
'L0{Ed+9  
Z/@%MEU[zl  
三. 动工 (" +/ :  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C6`<SW  
$k&}{c8P  
l TJqWSV=f  
%<Q?|}  
template < typename T > Bz#K_S  
class assignment 63?fn~0\  
  { MJ:>ZRXC E  
T value; :,^pLAt  
public : q$=EUB"C  
assignment( const T & v) : value(v) {} uKZe"wN;  
template < typename T2 > #Ua+P(1q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,lly=OhKb  
} ; %wp#vO-$  
#815h,nP+  
=7c1l77z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ceu}Lp^%/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \4.U.pKY  
 T8i9  
ZP& "[_  
Q`]E l<$  
  class holder kFG>Km(y}  
  { hp E?  
public : S6sw)  
template < typename T > \KaWR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |,ZmRW^2K  
  { {m/\AG)1I  
  return assignment < T > (t); ;=.QT  
} _ .%\czO  
} ; M7(vI4V  
U&mJ_f#M  
%q@eCN  
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: icf[.  
C||A[JOS  
  static holder _1; eiF!yk?2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *eO@<j?  
&!{wbm@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gd~Xvw,u  
而不用手动写一个函数对象。 U$`)|/8  
t_q`wKDE  
3?vasL  
QJ ueU%|  
四. 问题分析 cmIAWFj-)e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Hize m!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7FVu [Qu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J(\"\Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "b!QE2bRO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3d.JV'C'c  
C'hI{4@P  
五. 问题1:一致性 q)ygSOtj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )-9G*3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0O>8DX  
V X<ZB +R  
struct holder b+NF: -fO  
  { W.ud<OKP90  
  // b\ %=mN  
  template < typename T > OH28H),}  
T &   operator ()( const T & r) const 7"r7F#D=G  
  { -P5VE0  
  return (T & )r; A`7uw|uO$  
} W9?Yzl  
} ; <4y1[/S  
-0Q:0wU  
这样的话assignment也必须相应改动: #(jozl_8  
^)b*"o  
template < typename Left, typename Right > )Xa`LG =|  
class assignment /c`)Er 6d  
  { Y]b5qguK  
Left l; j8@YoD5o  
Right r; L;xc,"\3  
public : yg "u^*r&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B:tST(  
template < typename T2 > I C9:&C[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^6+P&MxM  
} ; MjG=6.J|`  
\qAMs^1-  
同时,holder的operator=也需要改动:  y'Xg"  
O!z H5  
template < typename T > e+=Ojo#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >#R<*?*D}  
  { ~\K+)(\SNp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "gdm RE{x  
} J W&/l  
>.PLD} zE_  
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。 K,' ]G&K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Zb7KHKO{  
(^eSm]<  
return l(rhs) = r; IR>^U  
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。 !xMyk>%2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !wvP 24"y  
'r4 j;Jn  
template < typename Tp > K2L+tw  
class constant_t T"t3e=xA  
  { [S":~3^B6  
  const Tp t; >E?626*  
public : DJrE[wI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Iq_cs '  
template < typename T > $dci?7q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !:`QX\Ux  
  { B{QY-F~  
  return t; &^1DNpUZ  
} _C"W;n'  
} ; IZ3w.:A  
uKh),@JV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]BCH9%zLj  
下面就可以修改holder的operator=了 R |8)iW^  
Hbx=vLQ6  
template < typename T > +"T?.,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yv9(8  
  { G[6V=G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?`,UW;Br6  
} 52K3N^RgR  
6ndt1W z  
同时也要修改assignment的operator() >t?;*K\x"  
A[;R_  
template < typename T2 > (C,PGjd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;hmy7M1%  
现在代码看起来就很一致了。 fT/;TK>z>  
2M= gpy  
六. 问题2:链式操作 _7]* 5Pxo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j* g5f  
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。 2@1A,  
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。 sju. `f>-r  
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。  {k}S!T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s{KwO+UW  
6I72;e ^!  
template < typename T > # o)a`,f  
struct result_1 [Pby  d  
  { Z|uUE   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \8=>l?P  
} ; ?^2(|t9KU  
5>"$95D  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xgL*O>l)  
)fpZrpLXE  
template < typename T > D^I%tn=F  
struct   ref : UD<1fh  
  { sk$MJSE ~  
typedef T & reference; }Hrm/Ni  
} ; O@'/B" &  
template < typename T > CG@ LYN  
struct   ref < T &> S*IF/ fu  
  { ]gHw;ry  
typedef T & reference; mE%H5&VSI  
} ; m /JpYv~  
4{X5ZS?CkI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5)2lZ(5.A#  
zy8W8h(?  
template < typename T > +I5@Gys  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eL#pS=  
  { R.!'&<Svq  
  return l(t) = r(t); H{E223  
} d5\w'@Di  
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。 65\'(99y U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z^T/kK3I  
7;) T;X  
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)!aYvaER  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0g,;Yzm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y>3Zh5=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3u^U\xB  
最后的布局是: !<Ma9%uC{  
                Add 2)Grl;T]s  
              /   \ uwXquOw  
            Divide   5 U ]`SM6  
            /   \ t4/d1qW0  
          _1     3 >Olg lUzA  
似乎一切都解决了?不。 -Id4P _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。 y$Sn3_9 V  
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。 3~ ;LNi  
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: WId"2W3M  
NBwxN  
template < typename Right >  SS[jk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GF*8(2h2  
Right & rt) const X9K@mX  
  { SpU+y|\[0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (/UW}$] h  
} y[:\kI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9=O`?$y  
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。 l=ehoyER  
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。 y{ %2Q)  
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。 u9ObFm$7  
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。 6c,]N@,Zw  
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? [nZf4KN  
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:  S<#>g s4  
{4J:t_<nKO  
template < class Action > Anr''J&9`H  
class picker : public Action 1O]'iS"  
  { epuN~T  
public : >?aPX C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {AUhF}O  
  // all the operator overloaded [-5%[ty9X  
} ; Sio^FOTD  
s!(O7Ub  
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。 ?f f!(U  
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: X|zQZ<CO  
Hof@,w  
template < typename Right > meey5}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )c!7V)z  
  { "HX,RJ @^K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qM= $,s*  
} y (@j;Q3(r  
ySAkj-< /P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < %@e<,8  
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。 U4)x"s[CP  
Sk7l&B  
template < typename T >   struct picker_maker nb-]fa  
  { t|-TG\Q X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t6u>_Sh e  
} ; x-27rGN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &O8vI ,M  
  { hWc`4xdl  
typedef picker < T > result; aT|SKb`  
} ; (=&z:-52V  
 dpG l  
下面总的结构就有了: >=Bl/0YH  
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。 -KV)1kET  
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。 sNB*S{   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vd<r}3i*  
至此链式操作完美实现。 :kU#5Aj gK  
K/WnK:LU  
X 4L"M%i  
七. 问题3 p G|-<6WY  
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。 ~EIK  
z`g4<  
template < typename T1, typename T2 > V /i~IG`h/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cPaz-  
  { 9dS<^E(ZF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cdd6*+E  
} 6sceymq  
Rhi`4wo0$  
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: ?e=3G4N  
E~}@56ER}  
template < typename T1, typename T2 > +"J2k9E  
struct result_2 @M( hyS&on  
  { a|}v?z\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @S?`!=M  
} ; Q9T/@FX  
$ljzw@k  
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? Nm {|  
这个差事就留给了holder自己。 {ovt 6C  
    b'AA*v,b  
7Eb | AR  
template < int Order > !O )je>A  
class holder; r? 9D/|`  
template <> ?,XrZRF  
class holder < 1 > (:Y0^  
  { \B/!}Tn;  
public : zX]4DLl,  
template < typename T >  9}-;OJe  
  struct result_1 Rtywi}VV2  
  { r0^*|+   
  typedef T & result; ?uAq goCl  
} ; A4K8DP  
template < typename T1, typename T2 > y26?>.!  
  struct result_2 gh9Gc1tKt  
  { ]v2%hX  
  typedef T1 & result; cG)U01/"  
} ; \]Bwib%h  
template < typename T > d\O*Ol*/v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s2=`haYu  
  { .gQYN2#zb  
  return (T & )r; aU\R!Y$/"  
} !l9i)6W  
template < typename T1, typename T2 > q"LE6?hs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D( \c?X"  
  { kR0/jEz C  
  return (T1 & )r1; :<p3L!?8y  
} 1S{AGgls5  
} ; 62.)fCQ^  
S7B\m v  
template <> ntr&? H  
class holder < 2 > TI5<' U)  
  { tD^$}u6  
public : ,DL%oQR  
template < typename T > Cl>|*h+m  
  struct result_1 zp'Vn7  
  { Cfr2 ~w  
  typedef T & result; F:~k4uTW\b  
} ; b?U2g?lN:  
template < typename T1, typename T2 > [iXkv\  
  struct result_2 61SbBJ6[  
  { =w;~1i% .k  
  typedef T2 & result; o? LJ,Z  
} ; `G'Z,P-a  
template < typename T > A)9F_;BY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `g+Kv&546  
  { rtxG-a56Q  
  return (T & )r; \yhj{QS.k  
} zI7iZ"2a  
template < typename T1, typename T2 > Um~DA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BMdcW MYU\  
  { he! Uq%e  
  return (T2 & )r2; 'ZFbyt Q2  
} <SKzCp\  
} ; Oh=E!  
b3.}m[]  
?Gnx!3Q  
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> >。 1v~1?+a\2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dy.U;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .Lm0$o*`  
){<qp  
return l(i, j) = r(i, j);  9dCf@5]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Uz_OUTFM  
G,X>f?  
  return ( int & )i; 2cQG2N2*  
  return ( int & )j; ,p' ;Xg6ez  
最后执行i = j; ubs>(\`q"  
可见,参数被正确的选择了。 s}lp^Uh=  
+.J/7 gD  
`f<&=_,xfH  
3f-J%!aH  
 myOdf'=  
八. 中期总结 ;q33t% j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Sa9p#OQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FY9nVnIoI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *v#Z/RrrA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T+j-MR}{\  
VQ7A"&hh  
rI#,FZ  
cU_:l.b  
duV\Kt/g^  
4?33t] "  
九. 简化 HSj=g}r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DQ.;2W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z P8rW5/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: q uL+UFuM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7r{159&=  
  +-*/&|^等 |wM<n  
2. 返回引用。 6<o2 0(?  
  =,各种复合赋值等 M@=VIrX,m  
3. 返回固定类型。 _/z3QG{Ea^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hrg -5_  
4. 原样返回。 19;Pjo8  
  operator, ==npFjB  
5. 返回解引用的类型。 BIxjY!!"  
  operator*(单目) m\f}?t  
6. 返回地址。 Ksff]##H  
  operator&(单目) rqTsKrLe  
7. 下表访问返回类型。 .#{m1mr  
  operator[] xM:9XhH1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O ]!/fZ;(  
  operator<<和operator>> :yFmCLZaQ  
l.uW>AoLh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5ajd$t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .cK<jF@'  
=`g@6S  
template < typename Left > x"~gulcz  
struct value_return *?~&O.R"  
  { ]--" K{  
template < typename T > TFO4jjiC"  
  struct result_1 ! i8'gq'q  
  { <O3,b:vw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WesEZ\V  
} ; AGV+Y 6  
BnU3oP  
template < typename T1, typename T2 > LAH.PcjPa  
  struct result_2 A5^tus/y  
  { E*s8 nQ"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c,Yd#nokC  
} ; jm0v=m7  
} ; @a}\]REn  
;<H\{w@D  
ki ?ETC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9+!"[  
u}|+p+  
下面我们来剥离functor中的operator() ozkmZ;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |3C5"R3ZGO  
W3A9uk6  
return l(t) op r(t) &Fh#otH_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >JHQA1mX  
return op l(t) )\+1*R|H}  
return op l(t1, t2) "H|hN  
return l(t) op s >7(S%#N  
return l(t1, t2) op H|z:j35\  
return l(t)[r(t)] /TScYE:$HE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^]TYS]C  
LvW7>-  
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: I(va;hG<o  
单目: return f(l(t), r(t)); 1q/Q@O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )#v0.pE  
双目: return f(l(t)); A Eo  
return f(l(t1, t2));  %Krf,H  
下面就是f的实现,以operator/为例 bG/[mZpRT  
tr<0NV62>  
struct meta_divide )|B3TjH C  
  { kqZ+e/o>O9  
template < typename T1, typename T2 > ~IQw?a.E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \*\)zj*r  
  { W+BHt{  
  return t1 / t2; Fjw+D1q.  
} Y(R .e7]  
} ; !h>aP4ofT  
sEx`9_oZ  
这个工作可以让宏来做: <nJ8%aY,  
]] 50c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '7UIzk|  
template < typename T1, typename T2 > \ =-;J2Qlg6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L+Q.y~  
以后可以直接用 c4iGtW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c52S2f7  
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 :tT6V(-W  
(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。。。) 3>%:%bP  
mH 9_HK.C  
jbTsrj"g  
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 OFn#C!  
wqA7_ -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tB<|7  
class unary_op : public Rettype .iZo/_  
  { `Zd\d:Wyv  
    Left l; 2py [P  
public : }\]J?I+A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F~x>\?iN  
c3C<P  
template < typename T > CYZ0F5+t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n0opb [?  
      { 0l2@3}e  
      return FuncType::execute(l(t)); fu{.Ir  
    } ,o s M|!,  
DgKe!w$  
    template < typename T1, typename T2 > 6Jd.Eg ~A7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 17+2`@vJgM  
      { \pVWYx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yc.9CTxx  
    } 18o5Gs;yx  
} ; 4(TR'_X(  
rf YFS96  
&nfGRb  
同样还可以申明一个binary_op L[O.]2  
-HUlB|Q8r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zA*I=3E(  
class binary_op : public Rettype 3oMhsQz~z  
  { T[eb<  
    Left l; !EB[Lut m  
Right r; #9(L/)^  
public : ev9ltl{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @<C<rB8R  
p #Y2v  
template < typename T > fm$)?E_Rp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wMU}EoGS?  
      { =k:yBswi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lFbf9s:$B  
    } Jq_AR!} %  
FwqaWEk  
    template < typename T1, typename T2 > <L+y 6B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IRIYj(J  
      { pN#RTb8o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c&I"&oZ@&  
    } rA[wC%%  
} ; LW*v/`@  
Mh8s@g  
k.!m-5E  
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 `,$PRN"]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WFG`-8_e[I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (X~JTH:e/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z65Q"A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vY2^*3\<D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 69$gPY'3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =p>IP"HJ  
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) `} S; _g!  
下面是修改过的unary_op H,0Io  
Xsd+5="{N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u:M)JG  
class unary_op bL0>ul"  
  { ^n9)rsb  
Left l; 90UZ\{">  
  .A apO}{  
public : [(m+Ejzi%  
][1 iKT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #b94S?dq  
n 'E:uXv"  
template < typename T > +MyXIWmD  
  struct result_1 #"!q_@b,D  
  { f]48>LRE8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PdSYFJM  
} ; Ft 6{g JBG  
D2]i*gs  
template < typename T1, typename T2 > dZ `c  
  struct result_2 _p;=]#+c&  
  { E~`l/ W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,dXJCX8so  
} ; {P'^X+B0*  
xP-\)d-.aN  
template < typename T1, typename T2 > 1fqJtP6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %![3?|8~  
  { T,/:5L9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b E6bx6=u  
} 'J_`CS  
$d5}OI"g  
template < typename T > !![HR6"Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?g9oiOhnG  
  { pB'{_{8aA  
  return OpClass::execute(lt(t)); \EW<;xq  
} DdCNCXU  
8 t`lRWJ  
} ; 7& 'p"hF  
85qD~o?O  
d[`vd^hI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +'{d^-( (  
好啦,现在才真正完美了。 GUC.t7!  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^T*'B-`C7X  
9wdl1QS  
template < typename Right > A.cNOous|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Td 5yRN! ?  
  { 2x!cblo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %/w%A:y#&  
} Ni>!b6 Z`[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w@x||K=Z  
v,d'SR.  
/wU4^8Hz  
M`p[ Zq  
 w\y)  
十. bind <op|yh3Jkk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i,!tu  
先来分析一下一段例子 Kp>fOe'KW  
K#LDmC  
FK~*X3'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 65U&P5W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L\xR<m<,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <+_WMSf;4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p|Qn?^C:  
我们来写个简单的。 ?H!QV;ku  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e[Jh7r>'  
对于函数对象类的版本: ..Bf-)w  
Xxr"Gc[  
template < typename Func > Ud)2Mq1#M  
struct functor_trait ou=33}uO  
  { 5Kl;(0B9  
typedef typename Func::result_type result_type; sB wzb  
} ; .4[M7)  
对于无参数函数的版本: D[dI_|59a  
B7( bNr  
template < typename Ret >  =@! s[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H1r8n$h  
  { +}iuTqu5  
typedef Ret result_type; b<j*;n.  
} ; !md1~g$rN  
对于单参数函数的版本: 6 #k mV  
"'~&D/7  
template < typename Ret, typename V1 > 5DL(#9F8b9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .*&F  
  { &M7AM"9  
typedef Ret result_type; v)JS4KS  
} ; !q 9PO  
对于双参数函数的版本: RV),E:?  
xwojjiV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oZ>2Tt%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Rw^X5ByJE  
  { (} wMU]!_  
typedef Ret result_type; X*t2h3 "}  
} ; -nqq;|%  
等等。。。 <3laNk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]/7#[  
> 1=].  
template < typename Func > t'[`"pp=  
struct func_return ~z'Y(qG  
  { H` h]y  
template < typename T > h/]));p  
  struct result_1 dg#w!etB  
  { R%"'k<`#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PAXm  
} ; :"gu=u!  
K_%gda|l+  
template < typename T1, typename T2 > NUh+ &M  
  struct result_2 yM*_"z!L  
  { kOQ!]-;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~:99 )AOM  
} ; Bh;N:{&^Eu  
} ; {bNVNG^  
}(!3)k7*  
h059DiH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >dnDN3x  
 NmTo/5s  
template < typename Func, typename aPicker > \f'=  
class binder_1 \7G.anY  
  { 0+NGFX \p  
Func fn; |a=7P  
aPicker pk; T:g%b @  
public : *d:$vaL  
.9q`Tf  
template < typename T > RO| }WD)  
  struct result_1 +|qw>1J(  
  { PV-B<Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =g?k`v p  
} ; 3*N0oc^m  
3x>Y  
template < typename T1, typename T2 > f1 `E-  
  struct result_2 f=- R<l  
  { ?N&s .  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4&*lpl*N  
} ; :w^:Z$-hf  
(TeH)j!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (PpY*jKR  
aCU[9Xr?  
template < typename T > Z!v,;MW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C >OeULD  
  { HYl+xH'.j  
  return fn(pk(t)); ]TrJ*~  
} +wQ5m8E  
template < typename T1, typename T2 > LW=qX%o{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vz mlKVE  
  { 2tz4Ag  
  return fn(pk(t1, t2)); NZGO8u  
} kHK<~srB  
} ; ,.Gp_BI  
0hS&4nW  
lr&2,p<  
一目了然不是么? &^ERaPynd  
最后实现bind 2?,l r2  
@;EQ{d  
` k] TOc  
template < typename Func, typename aPicker > l<_v3/3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a Mqt2{f+  
  {  ZPf&4#|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pr>$m{ Z  
} )F9IzR-&m  
x.gzsd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -t_&H\_T  
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。 @#wG)TA  
42 `Uq[5Y  
十一. phoenix 7:~3B-Tb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0Y`+L6&UX  
2-S}#S}2C  
for_each(v.begin(), v.end(), +^:uPW^U  
( ufR|V-BWx  
do_ d Np%=gIj  
[ hbXmIst  
  cout << _1 <<   " , " >u%Bn \G  
] @kd$.7Y9  
.while_( -- _1), s\.r3U&6  
cout << var( " \n " ) ""`z3-  
) qA}l[:F+#  
); , wk}[MF  
n(A;:) W{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +46& Zb35  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i% 0 qN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %4VM"C4[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tli*3YIw  
|QrVGm@2  
!le#7Kii  
template < typename Cond, typename Actor > El}~3|a?  
class do_while ]_ LAy  
  { kb-XEJ}L  
Cond cd; ;180ct4  
Actor act; =>*}qen  
public : _bh$ t  
template < typename T > >>=zkPy  
  struct result_1 w_@6!zm  
  { C B;j[.  
  typedef int result_type; Mf5kknYuL9  
} ; @sR/l;  
<MxA;A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }2=~7&)  
=)#XZ[#F  
template < typename T > B"7~[,he  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a#0*#&?7@  
  { &w_8E+Y Z  
  do y=GDuU%  
    { BAqwYWdS  
  act(t); R]Fa?uQW  
  } QIwO _[Q  
  while (cd(t)); USE!  
  return   0 ; !ggHLZRlz  
} x!4<ff.  
} ; 2Z(?pJyDM  
$SLyI$<gP  
hzV%QDUpe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mt4`~`6  
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。 wC1) \ld  
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。 Qz"@<qgQy  
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。 zPvTRW~H\  
下面就是产生这个functor的类: zll?/|%  
0s4]eEXH  
gYL#} )g  
template < typename Actor > &S^a_L:  
class do_while_actor H8c -/  
  { |$T?P*pI.  
Actor act; f]+. i-c=  
public : LNgFk%EH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +SFo2Wdr43  
*@ \LS!N  
template < typename Cond > Swv =gu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Or1ikI"  
} ; <t*3w  
yWYsN  
5N>L|J2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u_=>r_J[b  
最后,是那个do_ &I(3/u  
$a')i<m^g  
ZYl*-i&~?  
class do_while_invoker QswFISch  
  { uCFpH5>  
public : 'kCr1t  
template < typename Actor > *xKY>E+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f <DqA/$  
  { :JxuaM8  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5X`m.lhUc  
} cT JG1'm  
} do_; ( Q k*B  
c}7Rt|`c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]T<RC\o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .|6Wmn-uS  
最后来说说怎么处理break和continue v~O2y>8Z  
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。 9&4z4@on  
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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