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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q5+_u/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uQ Co6"e  
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, pK&I^r   
D&:yMp(  
^CT&0  
yX/";Oe  
  class filler (k"_># %  
  { )LHj+B  
public : h#}YKWL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} arZ@3]X%a  
} ; qoU3"8  
$&P?l=UG  
RuRt0Sd3  
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: f"5g>[ 1  
+Ezgn/bS&  
5F $V`kYT  
=P77"Dd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wzWbB2Mb5  
j ) vlM+  
u:gtOjk2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4rNL":"O  
3 /6/G}s  
||B;o-  
A2H4k|8  
二. 战前分析 l5t2\Fl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ss ?CfRM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 T=Z.U$  
M^madx6`  
_GtBP'iN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U yqXMbw@  
  /* --------------------------------------------- */ B5am1y{P#  
vector < int *> vp( 10 ); .V'V:;BE%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C 'mL&  
/* --------------------------------------------- */ H}0dd"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u=+q$Q]  
/* --------------------------------------------- */ ,w)p"[^b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PH4%R]{8{  
  /* --------------------------------------------- */ |Rzy8j*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ze^jG-SL$9  
/* --------------------------------------------- */ q }C+tn"\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GR4?BuY,  
H^%.=kf  
-`c :}m  
6)gd^{  
看了之后,我们可以思考一些问题: q!,zq  
1._1, _2是什么? |BU+:+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 K`:=]Z8  
2._1 = 1是在做什么? <I*x0BM=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D$e 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。 jdqj=Yc  
ctmQWrk|B  
u62)QJE  
三. 动工 -#&kYK#Ph  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,t$,idcT+  
pb;")Q'  
(zo^Nn9VJ  
b B  
template < typename T > !cEG}(|h  
class assignment $A\m>*@  
  { F_;tT%ywfx  
T value; :K.4n  
public : P1zK2sL_  
assignment( const T & v) : value(v) {} f`<FT'A  
template < typename T2 > b%(6EiUA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zy"=y+e!E;  
} ; ;."<m   
WT3gNNx|  
),^eA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LX+5|u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;-mdi/*g  
1'w:`/_  
!|wzf+V  
eOl KbJU  
  class holder (il0M=M  
  { tOdT[&  
public : /ONV5IkPy  
template < typename T > > 6CV4 L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !3&kQpF  
  { 8|1^|B(l  
  return assignment < T > (t); Eh8Pwt7C@  
} zi]%Zp  
} ; jh ez  
.q`{Dgc~  
N"5fmY<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +54aO  
Tt# bg1  
  static holder _1; ;I6s-moq_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J@"utY6N  
Xg<[fwW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~fN%WZ;_  
而不用手动写一个函数对象。 7G2PMe;$m  
=5]n\"/  
*U7 %|wd  
3-Bl  
四. 问题分析 T8J4C=?/  
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。 haSM=;uPM  
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。 Z)< wv&K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !R{R??  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n[+'OU[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ACx*e%  
oW}!vf3z  
五. 问题1:一致性 T`YwJ6N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o3Ot.9L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }U 5Y=RYo  
GRYe<K  
struct holder ks(SjEF  
  { Ws[D{dS/  
  // a=}*mF[ug  
  template < typename T > ;6;H*Y0,|E  
T &   operator ()( const T & r) const P~$< X  
  { 'A{h iY  
  return (T & )r; *MM#Z?mP  
} >=,ua u7  
} ; nL `9l1  
I`B'1"{  
这样的话assignment也必须相应改动: 0~A#>R'  
eb:A1f4L  
template < typename Left, typename Right > uGtV}-t:  
class assignment H?rg5TI0  
  { <-C!;Ce{  
Left l; BNm4k7 ]M  
Right r; 7ET jn)%bs  
public : f4t.f*#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Un=a fX?j  
template < typename T2 > /MTf0^9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fe=8O ^\  
} ; sRRI3y@  
dbGgD=}o  
同时,holder的operator=也需要改动: c$M%G)P  
, |E$'  
template < typename T > HxwlYx,4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -AD2I {C  
  { |Fln8wB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D0bnN1VP  
} fib#CY  
*:"^[Ckc  
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。 w<nv!e?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kyUl{Zj  
ISqfU]>[  
return l(rhs) = r; HMQI&Lh=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。 ZW4aY}~)$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mf$j03tu  
UsW5d]i}Y  
template < typename Tp > t 0O4GcAN  
class constant_t L4' [XcY  
  { L10IF  
  const Tp t; %_)zWlN  
public : [s6C ZcL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7!4V >O8@  
template < typename T > {[OwMk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1 =GI&f2I  
  { @PkJY  
  return t; vs9?+3  
} Lk, +Tfk"  
} ; MgJ5B(c  
r|Zi3+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7Ua7A  
下面就可以修改holder的operator=了 Zr/r2  
gQVBA %  
template < typename T > e1(h</MU2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c[(Pg%  
  { nfE@R."A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _ n O.-  
} Jbw!:x [  
HkjEiU  
同时也要修改assignment的operator() 'p}`i/  
$Xf(^K  
template < typename T2 > G2Qjoe`Uc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !k&)EWP?  
现在代码看起来就很一致了。 ~l4f{uOD>]  
F8mC?fbK9  
六. 问题2:链式操作 &r_uQbx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TUTe9;)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |r =DBd3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )2j:z#'>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bKz{wm%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3VO:+mT  
\9m*(_Qf  
template < typename T > ?Myh 7  
struct result_1 &9B_/m3  
  { @)0 Y~A )  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uH{'gd,q8  
} ; W kkxU.xXE  
mb1IQ &  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zJl_ t0  
,x#ztdvr  
template < typename T > o:\XRPB  
struct   ref x-Z^Q C  
  { 9D_wG\g  
typedef T & reference; 7 `Du5>b8  
} ; _/x& <,3  
template < typename T > 9M2f!kJP$  
struct   ref < T &> L,M+sN  
  { Wc4vCVw  
typedef T & reference; ;h=S7M9.  
} ; sBjXE>_#)  
:YvbU Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I,P!@  
J W"  
template < typename T > zixE Mi[8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L#j/0IHD  
  { dr]&kqm  
  return l(t) = r(t); &HF]\`RNr  
} TmP8 q  
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。 x:-`o_Q*i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (V9h2g&8L  
ixI:@#5wY  
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 Slx2z%'>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r*d Q5 _  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,U=E[X=H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 myvh@@N  
最后的布局是: ]N}]d +^6  
                Add P;GprJ`l  
              /   \ rO^xz7K^  
            Divide   5 'lQYJ0  
            /   \ ~ x`7)3  
          _1     3 vInFo.e[4  
似乎一切都解决了?不。 g!^J,e=  
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。 In(NF#  
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。 jT^!J+?6K+  
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: 0xP:9rm  
{hd-w4"115  
template < typename Right > OmNn,PCl8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const # "r kuDO  
Right & rt) const `ue?Z%p|  
  { ,+-h7^{`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G8P+A1 f/>  
} WOb8 "*OM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 # #>a&,  
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。 ptR  
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。 2PBepgQyPU  
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。 !%62Phai  
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。 ND,`QjmZ  
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? _LLshV3  
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: 4x]NUt  
hAAUecx  
template < class Action > U.Hdbmix  
class picker : public Action fI}c 71b`  
  { %!wq:~B1  
public : F@^N|;_2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t|=n1\=?  
  // all the operator overloaded 2Iz fP;V?  
} ; =1Sy@MbH3  
=ZMF]|  
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。 )52#:27F  
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: )@$ &FFIu  
*1,=qRjL  
template < typename Right > )0F^NU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &#,v_B)a_E  
  { lko3]A3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ULu O0\W  
} o16~l]Z|f  
c}cG<F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .f%vDBJS  
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。 UzJ!Y/5  
AS q`)Rz  
template < typename T >   struct picker_maker /&6Q)   
  { hU+#S(t>b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p XNtN5@FQ  
} ; kPedX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZIy(<0  
  { d~/xGB`<  
typedef picker < T > result; 40+fGRyOL  
} ; 2%]t3\XW  
!ABLd|tP  
下面总的结构就有了: PHQcstW  
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。 2<m Q,,j  
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。 w= B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cf&C|U  
至此链式操作完美实现。 <G}m#  
7YD\ !2b  
U,d2DAvt  
七. 问题3 v C-[#]<  
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。 T7s+9CE  
`W="g6(  
template < typename T1, typename T2 > ,i;9[4QMX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o[imNy~~  
  { vcV!K^M-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qw)Key  
} %0 qc@4  
x' ?.~  
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: 8nf4Jk8r  
\`&xprqAw  
template < typename T1, typename T2 > %cd]xQpCp  
struct result_2 Ltl]j*yei  
  { _rG-#BKW8L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3U>S]#5}  
} ; $Uy#/MX  
H! #5!m&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sB8p( L  
这个差事就留给了holder自己。 %'kX"}N/  
    W=F3XYS  
+O,V6XRr  
template < int Order > Ho>p ^p  
class holder; 03] r*\  
template <> x6jm -n  
class holder < 1 > DWdLA~'t  
  { JqQ3C}z  
public : ,A^L=+  
template < typename T > &'NQ)Dn  
  struct result_1 {#0Tl  
  { % hNn%Oy:E  
  typedef T & result; v(a9#bMZU  
} ; PXR0Yn  
template < typename T1, typename T2 > {.cB>L  
  struct result_2 >*Sv0#  
  { \2(MpB\_6!  
  typedef T1 & result; Fr<Pe&dn  
} ; Fz{o-4  
template < typename T > 2-p8rGI_F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rx{#+ iw  
  { 1RURZoL  
  return (T & )r;  ?DJuQFv  
} >[ @{$\?x:  
template < typename T1, typename T2 > _pJX1_vD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fO0- N>W'P  
  { +Z )`inw  
  return (T1 & )r1; ?Z5$0-g'hU  
} uAChu]  
} ; =":@Foa  
p$B)^S%0i  
template <> 7jhl0  
class holder < 2 > T3 =)F%  
  { o:h)~[n|  
public : FyQOa)5  
template < typename T > ZV0) ."^Z  
  struct result_1 #cR57=M}  
  { twAw01".  
  typedef T & result; p0"BO4({{  
} ; $&bU2]  
template < typename T1, typename T2 > DrW/KU,{+(  
  struct result_2 LPsh?Ca?N  
  { $4ka +nfU  
  typedef T2 & result; Pxap;;\  
} ; :p,c%"8  
template < typename T > 5/*)+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %`bLmfm  
  { ;<86P3S  
  return (T & )r; <?{ SU   
} ~_ (!}V  
template < typename T1, typename T2 > _.u~)Q`6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \?aOExG I  
  { hg(KNvl  
  return (T2 & )r2; c>M_?::)0  
} D "JMSL4r  
} ; ;]|m((15G  
BASO$?jf4  
1 OuSH+  
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> >。 ^Z#<tN;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]%b0[7[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?U7&R%Lh`  
n\~"Wim<b  
return l(i, j) = r(i, j); }S Y`KoC1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dP$y>%cB  
BF@m )w.v  
  return ( int & )i; t201ud2$  
  return ( int & )j; hj%}GP{{  
最后执行i = j; aMe%#cLI  
可见,参数被正确的选择了。 =iA"; x  
r9U[-CX:"  
<6~/sa4GN  
+3(CGNE  
6,sRavs  
八. 中期总结 Y;~EcM  
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: rCV$N&rK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z?.:5#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jFI]54,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \z(>h&  
={e#lC  
$u/8Rp  
Yqq$kln  
QSlf=VK*y  
K*hf(w9="%  
九. 简化 "a2H8x  
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。 _p3WE9T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cx,u2~43A&  
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: h9@gs,'   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p8 E;[  
  +-*/&|^等 kW*W4{Fth  
2. 返回引用。 3?-V>-[G_  
  =,各种复合赋值等 LWp?U!N  
3. 返回固定类型。 Iwd"f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x`&P}4v0  
4. 原样返回。 hfVzzVX:  
  operator, bYRQI=gW':  
5. 返回解引用的类型。 FuRn%)DA5  
  operator*(单目) >rQ)|W=i  
6. 返回地址。 [C*X k{e  
  operator&(单目) ~cWLu5  
7. 下表访问返回类型。 Pj^k pjV  
  operator[] ~8S4Kj)%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PDa06(t7  
  operator<<和operator>> @5uyUSt]  
7]0\[9DyJ  
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。 :{e`$kz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .>cL/KaP  
* S+7BdP  
template < typename Left > *{L<BB^  
struct value_return CVn;RF6  
  { oQE_?">w  
template < typename T > 3M5=@Fwkr  
  struct result_1 ^$^Vd@t>a  
  { c{r6a=C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p)AvG;  
} ; >Kqj{/SWK  
J[Ylo&w3  
template < typename T1, typename T2 > 0.3[=a4 3  
  struct result_2 |$i1]Dr6  
  { D0"yZp}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #&HarBxx  
} ; )xXrs^  
} ; ./z"P]$  
]MBJ"1F  
TO8\4p*tE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P7^TRrMF  
iz$v8;w  
下面我们来剥离functor中的operator() `^@g2c+d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6 I>xd  
G=0}IPfp  
return l(t) op r(t) n Y.Umj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pNk,jeo  
return op l(t) ^U|CNB%.  
return op l(t1, t2) ^Ypb"Wx8  
return l(t) op ui:>eYv  
return l(t1, t2) op }tg:DG  
return l(t)[r(t)] Ix l"'Q_z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aF_ZV bS  
y0Q/B|&[  
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: xHR+((  
单目: return f(l(t), r(t)); $T@xnZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :+X2>Lu$FA  
双目: return f(l(t)); M`f;-  
return f(l(t1, t2)); %)!~t8To  
下面就是f的实现,以operator/为例 RI< Yg#   
~P.-3  
struct meta_divide ]f+D& qZ B  
  { 88X*:Kf?:  
template < typename T1, typename T2 > )QJU ]G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }][|]/s?42  
  { hwb(W?*  
  return t1 / t2; p{pzOMi6  
} }<x!95  
} ; V-o`L`(F`  
-^NAHE$bW  
这个工作可以让宏来做: lQ(BEv"2G[  
-n$rKEC4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y*TNJJ|  
template < typename T1, typename T2 > \ Z!BQtICs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k kuQ"^<J  
以后可以直接用 r5$?4t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /A`zy  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 QK/+*hr;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #+5mpDh  
APOU&Wd  
D -\'P31  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &?ed.V@E5  
Hi 0df3t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3qwYicq,  
class unary_op : public Rettype @R Yb-d  
  { q?'gwH37  
    Left l; 6 GevO3  
public : YnL?t-$Gg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SwmPP-n  
T"0)%k8lJ  
template < typename T > oKqFZ,m[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `EW_pwZPA  
      { 113x9+w[  
      return FuncType::execute(l(t)); , $F0D  
    } ucm.~1G(  
?;=Y1O7N(  
    template < typename T1, typename T2 > 9Z_OLai  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q@!H^hd}  
      { =;?PVAdu%#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u:>3j,Cs  
    } yqc(32rF!  
} ; $oBZe>s .  
as47eZ0\  
#K~j9DuR  
同样还可以申明一个binary_op 1RO gUJ;  
1VM5W!}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NCh(-E  
class binary_op : public Rettype XIW: Nk!S  
  { OU964vv  
    Left l; R;m0eG`  
Right r; 2ZIY{lBe  
public : ^Ypx|-Vu!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +53zI|I  
H\>I&gC'  
template < typename T > xbC- ueEj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )jZ=/ xG  
      { lM]),}   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'C8=d(mR=m  
    } #?d#s19s  
!`Yi{}1_  
    template < typename T1, typename T2 > 9Q5P7}%p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nk~dfY<s  
      { wN0OAbtX'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zNTu j p  
    } $}c@S0%P"  
} ; UE;) mZ=l|  
sNpBTG@{l  
m6ws #%|[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 '|R@k_nx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xW ZcSIH!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 80" =Qu{s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 KO;61y:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wg~`Md  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .*ovIU8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gd,%H@3  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) QKkr~?sTO  
下面是修改过的unary_op p?NjxQLA  
L/+J|_J)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JF\viMfR  
class unary_op 7%FZXsD  
  { e9~4wt  
Left l; s7.*o@G  
  ; SM^  
public : :NyEd<'  
YD.^\E4o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :|mkI#P.  
:pu{3-n.  
template < typename T > 4gNRln-  
  struct result_1 tLXw&hFk`g  
  { 4'=N{.TtO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \uPTk)oaB  
} ; >o= p5#{  
EQhV}9  
template < typename T1, typename T2 > #C7j|9Ew1]  
  struct result_2 CXFAb1m  
  { oVsazYJ|?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,(=]6V  
} ; d iLl>z  
vj$ 6  
template < typename T1, typename T2 > twS3J)UH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6N)1/=)  
  { :P1c>:j[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9 (.9l\h  
} C7_T]e<  
i */U.'#  
template < typename T > zQ+t@;g1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cY]Y8T)  
  { <~*Ol+/  
  return OpClass::execute(lt(t)); j7+t@DqQ  
} vp9<.*h  
_ 7.y4zQJ  
} ; 5hK\YTU  
LkB!:+v |B  
GK%ovK  
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 oA%[x  
好啦,现在才真正完美了。 j'x{j %U  
现在在picker里面就可以这么添加了: >7q,[:(gs  
1 *CWHs  
template < typename Right > ,LO-!\L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B9-[wg#0G  
  { ][1u:V/ U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y@Y(;C"SW  
} ;O11)u?/s|  
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。 m3-J0D<  
_=x_"rz x  
xB+H7Ya  
[wG%@0\  
ljON_*  
十. bind hyoZh Y  
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。 `{_PSzM  
先来分析一下一段例子 ,4,c-   
a $%[!vF  
uy:=V }p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <J`xCm K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 elB 8   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d~8~RT2m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RBD MZ  
我们来写个简单的。 j!)p NZW.<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LTct0Gh  
对于函数对象类的版本: db~:5#*  
/vMyf),2  
template < typename Func > XCriZ|s  
struct functor_trait 3~la/$?p0  
  { ~ }22Dvo  
typedef typename Func::result_type result_type; wm71,R1  
} ; f|0QN#$  
对于无参数函数的版本: 4] 1a^@?  
2GzpWV(  
template < typename Ret > AMz=HN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -rlX<(pl)  
  { -`EoTXT*U  
typedef Ret result_type; RkwY3 s"  
} ; j56 An6g  
对于单参数函数的版本: 0&@ pX~h:  
%T\x~)  
template < typename Ret, typename V1 > n<*]`do,w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8l0 (6x$  
  { "M &4c:cz  
typedef Ret result_type; o hlVc%a  
} ; ,&G M\FTeb  
对于双参数函数的版本: eov-"SJB  
-~fI|A^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~\,6 C1M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ] '/]j  
  { T_T{c+,Zd$  
typedef Ret result_type; ;$< ek(i7  
} ; }wXD%X@)l  
等等。。。 4N j?UDa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )7J>:9h  
MNC!3d(D\R  
template < typename Func > EZBzQ""  
struct func_return C<XDQ>?  
  { A o$z )<d'  
template < typename T > DA~ELje^j  
  struct result_1 Q;nr=f7Ys  
  { K/cK6Yr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nUHVPuQ/'T  
} ; O%e.u>=4%  
GR `ncI$z  
template < typename T1, typename T2 > 2z3A"HrlA  
  struct result_2 f*Js= hvO  
  { _9r{W65s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #57z-x[1  
} ; 0+LloB  
} ; t@M] ec  
gQ#T7  
3~rc=e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cU|jT8Q4H  
=U2n"du  
template < typename Func, typename aPicker > *pp1Wa7O  
class binder_1 S '+"+%^tj  
  { *`T &Dlt'8  
Func fn; !@k@7~i  
aPicker pk; MDt?7c  
public : c\MDOD%9  
Xm'K6JH'  
template < typename T > 1H7Q[ 2E  
  struct result_1 Dj"=kL0  
  { I xBO$ 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n4y6Ua9m{  
} ; 4'&BpFDUb  
><c5Humr  
template < typename T1, typename T2 > HH@xn d  
  struct result_2 K9'*q3z  
  { a=VT|CX[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x`i`]6q  
} ; S\gP=.G  
*wcoDQ b;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4+,Z'J%\[7  
#SNI dc>9\  
template < typename T > Fg_s'G,`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mXj Ljgc}  
  { % 6.jh#C  
  return fn(pk(t)); U-<"i6mg ?  
} !5!$h` g  
template < typename T1, typename T2 > rxeXz<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nn1^#kc  
  { DNBpIC5&6  
  return fn(pk(t1, t2)); BK SK@OV  
} w8I&:"^7<  
} ; j88sE MZ  
l?_!eA  
\RyA}P5 S  
一目了然不是么? -wMW@:M_  
最后实现bind b)^ZiRW``  
u?Mu*r?  
$OoN/^kv  
template < typename Func, typename aPicker > wQB{K3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N2s%p6RMPD  
  { 6'! {0 5=m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =2)t1 H  
} s/H"Ab  
3eP0v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W+C_=7_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8;&S9'ci  
Vp"Ug,1  
十一. phoenix x]cZm^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8lSn*;S,  
/C2f;h(1  
for_each(v.begin(), v.end(), WTs[Sud/  
( G11.6]?Gg  
do_ Jd"s~n<>K  
[ N4|q2Jvj6  
  cout << _1 <<   " , " ,!u@:UBT  
] i9k]Q(o  
.while_( -- _1), }_l -'t  
cout << var( " \n " ) o 0ivja  
) \+Ln~\Sv  
); g~:(EO(w  
C-^%g [#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z1&GtM  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ilu`b|%D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ruA+1-<f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 13_~)V  
bRz^=  
RXS|-_$  
template < typename Cond, typename Actor > sxwW9_C  
class do_while pQ(eF0KG  
  { 5=h'!|iY  
Cond cd; 1$D`Z/N"A  
Actor act; ;s. 5\YZ"k  
public : Q1\k`J  
template < typename T > $"{3yLg  
  struct result_1 ;VlZd*M?  
  { lc?mKW9  
  typedef int result_type; \(U"_NPp  
} ; ;Pqyu ?  
q&d&#3Rh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3H}~eEg,  
}>X\"  
template < typename T > Q>a7Ps@~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /,N!g_"Z  
  { >dvWa-rNUT  
  do Bx : So6:  
    { (X_,*3Yxk  
  act(t); .>64h H  
  } &}6ES{Nr8  
  while (cd(t)); M:UB>-`bW  
  return   0 ; UtBlP+bE?y  
} lH@E%  
} ; 3 s_k>cO=  
Q}?N4kg  
Xm=^\K3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ngY+Ym  
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。 &*]{"^  
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。 cov#Z ux  
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。 H;*a:tbxO+  
下面就是产生这个functor的类: h$7Fe +#I#  
q?-3^z%u  
ncJFB,4  
template < typename Actor > feI[M;7u  
class do_while_actor Z~phOv  
  { FO(0D?PCR  
Actor act; %6IlE.*,  
public : 7l#2,d4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &QOWW}  
*&dW\fx  
template < typename Cond > q]i(CaKh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P 5qa:<  
} ; _95}ifSVm  
NBqV0>vR  
gAr`hXO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |;.Pj 3)-  
最后,是那个do_ q 5v?`c  
*)`kx   
:m++ iR  
class do_while_invoker TcKvSdr'  
  { `zzKD2y  
public : UrhM)h?%  
template < typename Actor > a?,[w'7FU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *bxJ)9B  
  { }6CXJ+-UR  
  return do_while_actor < Actor > (act); N;x<| %peL  
} LE<u&9I\  
} do_; R7B,Q(q2-  
N$,/Q9h^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;N$0)2w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &8Jg9#  
最后来说说怎么处理break和continue 9o`7Kc/g  
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。 Hw?2XDv j  
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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