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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uh 9b!8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p\~ a=  
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, h{HpI 0q4  
k:/Z6TLk3  
^`xS| Sq1D  
]D@aMC$#  
  class filler o}waJN`yI  
  { 2@_3V_  
public : 5![ILa_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nY;Sk#9  
} ; 5<GeAW8ns]  
O '#FVZ.g  
,%/F,O+#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <au_S\n  
hUi5~;Q5Fi  
H]V(qq{  
hb1h .F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [Ti ' X#  
_{if"  
(F;*@Z*R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1F0];{a  
K7x;/O  
Pj56,qd>s  
D)L~vA/8b  
二. 战前分析 ?gU - a  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #.]W>hN8\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x=K'Jj  
a]V#mF |{  
Y/mfBkh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k<fR)o  
  /* --------------------------------------------- */ ,,EG"Um6  
vector < int *> vp( 10 ); U;ujN8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !f!YMpN  
/* --------------------------------------------- */ !: vQg+S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b+AxTe("  
/* --------------------------------------------- */ gi:M=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #EKnjh=Uq  
  /* --------------------------------------------- */ e=jtF"&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qoph#\  
/* --------------------------------------------- */ 4,)QV_?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); # NK{]H$fd  
f e6Op  
D@{m  
qncZpXw^  
看了之后,我们可以思考一些问题: us8ce+  
1._1, _2是什么? H- WNu+  
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。 UK8k`;^KI  
2._1 = 1是在做什么? dj,lbUL  
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。 C]zgVbu  
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。 i7\>uni  
Sxy3cv53  
(/> yfL]J  
三. 动工 {c1wJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ](ztb)  
Mns=X)/hc  
)OlYz!#?  
KJ-Q$ M  
template < typename T > (a,`Y.  
class assignment 0icB2Jm:D}  
  { &$qIJvMiK  
T value; zZ<~yi3A9  
public : *D7oHwDU  
assignment( const T & v) : value(v) {} D* HK[_5  
template < typename T2 > >X>]QMfh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @X/-p3729  
} ; [ifQLsHA  
OWN|W,  
S[rfcL"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A}"uEk(R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zb9vUxN [  
k'[\r>T  
!C.{nOfyv  
G<*h,'B  
  class holder !VfVpi+-  
  { )pey7-P7g5  
public : `AdHyE  
template < typename T > ybB<AkYc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d?CU+=A&|  
  { wz:w6q  
  return assignment < T > (t); }u5J<*:bZ  
} \\"CgH-  
} ; .= 8Es#  
5kv]k?   
yg4ILL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ."q8 YaW  
@ 6b;sv1W  
  static holder _1; SYOU &*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8wS9%+  
f K4M:_u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WN#dR~>  
而不用手动写一个函数对象。 Hp fTuydU  
=0U"07%}  
|@ZyD$?  
jm |zn  
四. 问题分析 dp1t]  
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。 W?@+LQa??  
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。 YGq-AB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /z(s1G.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9+>%U~U<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KEr?&e  
u-dF ~.x  
五. 问题1:一致性 E~Y%x/oX  
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?| %A( hmC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]<O -  
A5dH*< }  
struct holder o\y qf:V8  
  { kZ 9n@($B  
  // )4/UzR$  
  template < typename T > ,!^w  
T &   operator ()( const T & r) const }% ?WS  
  { 9**u\H)P6  
  return (T & )r; D_cd l^  
} D-5~CK4`  
} ; ~/R}K g(  
nx4E}8!Lh  
这样的话assignment也必须相应改动: 0h2MmI#  
[WunA,IuR  
template < typename Left, typename Right > <=~'Pd-f(  
class assignment a% 82I::t  
  { &sPu 3.p  
Left l; &[}5yos r  
Right r; YWa9|&m1  
public : nHF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jc9^Hyqu&  
template < typename T2 > [6Nzz]yy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3nkO+ qQ  
} ; ; >>/}Jw\  
P,Rqv)}X  
同时,holder的operator=也需要改动: |.U- yyz  
QnDLSMx)  
template < typename T > fm,:8%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2HvzMo-4  
  { 1^=[k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4=n%<U`Z/  
} 27jZ~Bp$  
>za=v  
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。 L`Q9-#Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 04<T2)QgK  
D61e  
return l(rhs) = r; }=."X8zOI8  
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。 6NqLo^ "g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GUK3`}!%  
4?&CK  
template < typename Tp > Bc y$"F|r  
class constant_t gIXc-=Ut  
  { qS+Ilg  
  const Tp t; H~"XlP  
public : / k8;k56  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +^.Q%b0Xx  
template < typename T > /T2f~1R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `<l|XPv  
  { ,TxZ:f`"  
  return t; uv dx>5]  
} kOuQR$9s  
} ; GB_ m&t  
a'|Dm7'4t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UwxrYouv~@  
下面就可以修改holder的operator=了 _`Sz}Yk  
#3u471bp  
template < typename T > N[,/VCW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pV))g e\  
  { 4.mbW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MtO p][i  
} 0H{0aQQ  
@$'1  
同时也要修改assignment的operator() IsCJdgG  
EMejvPnZO  
template < typename T2 > {VE$i2nC8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P X<,/6gz  
现在代码看起来就很一致了。 Mky8qVQ2  
=1vVI Twl  
六. 问题2:链式操作 W(tXq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U!x\oLP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -0doL ^A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,/>~J]:\;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b511qc"i>M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 57b;{kl  
VI`x fmVOQ  
template < typename T > xX.Ox  
struct result_1 Mhw\i&*U  
  { 8Lpy`He  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bqg\V8h  
} ; {#y HL  
M O/-?@w  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E|.D  
| Y1<P^  
template < typename T > ;3_Q7;y  
struct   ref h(G(U_V-Od  
  { G:rM_q9\u  
typedef T & reference; 6l$o^R^D  
} ; P5P<-T{-c  
template < typename T > rbP3&L  
struct   ref < T &> yx}Z:t  
  { _n{6/  
typedef T & reference; y!^RL,HIL  
} ; /(nA)V( :  
3^us;aOr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qO9_ e  
<`9:hPp0  
template < typename T > wEMUr0Hq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c(AjM9s  
  { &4DV]9+g  
  return l(t) = r(t); V*'9yk"  
} E|Grk  
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。 6C/D&+4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z y7@"C  
d*,|?Ar*b  
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 %]Nz54!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rd 1&?X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o#wF/ I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?I 1@:?Qi  
最后的布局是: }Gz"og*8  
                Add /HDX[R   
              /   \ pp[? k}@  
            Divide   5  m|"MJP  
            /   \ oci-[CI,  
          _1     3 9HEc=,D|  
似乎一切都解决了?不。 O!]w J  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 n5]<|>U vx  
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。 LZ ID|-  
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: >)pwmIn<  
Gz@%UIv  
template < typename Right > ._tv$Gd@k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dYV)lMJ*  
Right & rt) const J= |[G'  
  {  "rjJ"u 1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -RH ?FJ  
} }}(~'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \^-3)*r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XLbrE|0A?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 bt&vik _  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Hab9~v ]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O.K8$  
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? [bT@Y:X@`  
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: <qRw! 'S^  
`g :<$3}  
template < class Action > ^LC5orO  
class picker : public Action .(1$Q6yG  
  { {2:H`|x  
public : %r!#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |k+&we uY  
  // all the operator overloaded T8hQ< \g  
} ; PUYo >eB)0  
ln=zGX.e  
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。 &GD7ldck  
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: {h%.i Et%  
$oua]8!  
template < typename Right > ci^-0l_O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wc,y+C#V  
  { In;z\"NN4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @e0 Q+t  
} H*\ }W  
iGU N$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Io"=X! k  
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。 UU ,)z  
$z,bA*j9  
template < typename T >   struct picker_maker -owfuS?i=  
  { #i ]@"R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }> 1h+O  
} ; ev guw*u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yauP j&^R  
  { d,)F #;^5  
typedef picker < T > result; Z.mV fy%  
} ; <zDe;&  
iN {TTy  
下面总的结构就有了: h.Dk>H_G  
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。 r?+u}uH  
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。 /Bwea];^Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~fUSmc  
至此链式操作完美实现。 R$3JbR.  
p.}[!!m P  
p4AXQuOP  
七. 问题3 e-K8K+7  
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。 q-3KF  
<|`@K| N  
template < typename T1, typename T2 > RYhdf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Em]T.'y  
  { !KlSw,&=.6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x> q3w# B  
} `k\1vum  
`i:0dVs  
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: 'OihA^e  
V_1#7  
template < typename T1, typename T2 > RtW5U8  
struct result_2 .>nd@oU  
  { $tKATL*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :cEe4a  
} ; S BoF (0<  
?^!dLW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1!C,pXU#:  
这个差事就留给了holder自己。 \9?<E[  
    w:LCm `d  
c]n03o  
template < int Order > (hV"z;rI  
class holder; %i "  
template <> 2Ee1mbZVw8  
class holder < 1 > @/u`7FO$&  
  { &e)p6Egl  
public : 9}mp,egV  
template < typename T > PmY:sJ{M  
  struct result_1 E 9:hK  
  { bOdv]nQ1  
  typedef T & result; \O?B9_  
} ; stG&(M  
template < typename T1, typename T2 > Zs{R O  
  struct result_2 Tz-cN  
  { iQIw]*h^  
  typedef T1 & result; iL gt_@g  
} ; {.OoOqq9  
template < typename T > '9dtIW6E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Om"3Q/&  
  { Mfr#IzNHN  
  return (T & )r; <khAc1"  
} UmE{>5Pt  
template < typename T1, typename T2 > \|t0~sRwh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Xv/S_yW  
  { >PVi 3S  
  return (T1 & )r1; @[RY8~  
} 614/wI8(  
} ; 9"RfL7{  
rQm  
template <> 8'[wa  
class holder < 2 > -8jqC6mQ  
  { \@3  
public : &NQR*Tn  
template < typename T > fYjsSUnf  
  struct result_1 ]."c4S_)|  
  { W>bW1h  
  typedef T & result; kw~H%-,]  
} ; $Ig,cTR.b  
template < typename T1, typename T2 > S: uEK  
  struct result_2 SkA'+(  
  { XXcf!~uO  
  typedef T2 & result; .8!0b iS  
} ; FxX3Pq8h  
template < typename T > `VE&Obp[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P$ef,ZW"  
  { o)=VPUe  
  return (T & )r; EI.Pk>ZIm  
} =*}Mymhk(  
template < typename T1, typename T2 > +|<&#b0Xd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aF"Z!HD  
  { Hc%\9{zH  
  return (T2 & )r2; =M#?*e  
} PcHFj+:  
} ; )YtL=w?L'  
05 Q8`  
y;Ln ao7i  
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> >。 pe%)G6@G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~&3"Mi&>`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8#u_+;,p  
U3K<@r  
return l(i, j) = r(i, j); Kn$1W=B1.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 73ljW  
%u0;.3Gw  
  return ( int & )i; *9ub.:EUwV  
  return ( int & )j; f1$mh1J W  
最后执行i = j; }C"*ACjF   
可见,参数被正确的选择了。 gA1in  
p-r%MnT  
5@ +Ei25  
+%\j$Pv  
7U`S9DDwq  
八. 中期总结 o>-v?Ug  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: s7i.p]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cgXF|'yI&l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cloSJmUlQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e@-Mlq)  
{/xs9.8:JX  
TK/'=8  
W.D3$  
`A _8nW)  
{ DQ E7kI  
九. 简化 `$SEkYdt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 AE4~M`6D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x <\D@X^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4 6lEJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~y H>Ko9F}  
  +-*/&|^等 [Um4\QvUx  
2. 返回引用。 m{.M,Lm:  
  =,各种复合赋值等 )B$P#dP)i  
3. 返回固定类型。 #]DZrD&q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) akW3\(W}  
4. 原样返回。 6Su@a%=j  
  operator, "5JNXo,H  
5. 返回解引用的类型。 8{Eo8L'V  
  operator*(单目) n=o'ocdS)  
6. 返回地址。 tm1UH 4  
  operator&(单目) 6Hbf9,vI  
7. 下表访问返回类型。 q VdC?A|  
  operator[] Gb|}Su  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _<*GU@  
  operator<<和operator>> 2 C]la  
%SO%{.}Z f  
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。 SKpPR;=q|:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $dp#nyP  
Wejwj/EU%  
template < typename Left > ERRT_G?  
struct value_return 53t- 'K0l  
  { 8{<[fZyC  
template < typename T > [&qbc#L  
  struct result_1 a950M7  
  { iQ{&&>V%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *Z]WaDw  
} ; /4 LR0`A'  
W _,;eyo  
template < typename T1, typename T2 > ,ANK3n\  
  struct result_2 }t51U0b%  
  { XCIa2Syo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +Sd,l>8\  
} ; ? TT8|Os  
} ; yb4tJu$  
ZutB_uW  
loUl$X.u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f3TlJ!!U  
K>cz63}S  
下面我们来剥离functor中的operator() x:?a;muf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |^PLZ>  
Dq zA U7  
return l(t) op r(t) .?0>5-SfY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q|u8CX  
return op l(t) .K@x4 /1  
return op l(t1, t2) q#(/*AoU  
return l(t) op (HaKF7Jsi  
return l(t1, t2) op ft/^4QcyAM  
return l(t)[r(t)] Y <Znv%M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5M Wvu,'%8  
nSxb-Ce  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _+*/~E  
单目: return f(l(t), r(t)); Ybt_?Q9#]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?ng14e  
双目: return f(l(t)); 9vp%6[  
return f(l(t1, t2)); PyMVTP4  
下面就是f的实现,以operator/为例 `B'4"=(  
t*a*v;iz  
struct meta_divide t{X?PF\>o  
  { .'S^&M/$  
template < typename T1, typename T2 > Aa`MK$29F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T")i+v  
  { pYfV~Q^3  
  return t1 / t2; IypWVr   
} 3@yTzaq6  
} ; i$bzdc#s  
{,Bb"0 \  
这个工作可以让宏来做: _;e!ZZLG  
fQQsb 5=i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "X5_-l  
template < typename T1, typename T2 > \ 6)wy^a|pb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i-k >U}[%  
以后可以直接用 |}M0,AS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) If-,c^i  
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 f]ue#O  
(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。。。) 7!r#(>I6?1  
;v1NL@w*  
`c'   
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 &"[)s[m+t  
v]:+` dV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;+i'0$;*w  
class unary_op : public Rettype l`b1%0y  
  { Uvh~B^6  
    Left l; ={`CH CI  
public : BIV<ti$.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y$`eg|$  
qX5yN| A4  
template < typename T > ;}/U+`=D?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tyEPU^PM  
      { I /On3"U%  
      return FuncType::execute(l(t)); SE^j=1  
    } sTtX$&Qu  
W|25t)cJ8h  
    template < typename T1, typename T2 > 9c6czirwR^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?< cM^$lI>  
      { @~k5+Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~+N76BX  
    } *;hY.EuoFz  
} ; V#0 dGP-Z  
U@6jOZ  
PS=e\(6QC  
同样还可以申明一个binary_op #wenX$UTh3  
UvxSMD:A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V1SqX:;b&  
class binary_op : public Rettype N0Efw$u  
  { Vi|7%!j<  
    Left l; y?pD(u  
Right r; o"p^/'ri  
public : c,y|c`T 2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G'f9N^w  
MA\m[h]  
template < typename T > =)I"wR"v$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -<qxO  
      { :dP~.ZY7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SY-ez 91  
    } i;o}o *=  
$Y6I_U  
    template < typename T1, typename T2 > T><{ze  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,~4H{{<j  
      { 'K@-Z]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TUh&d5a9H  
    } ]^=|Zd-  
} ; gmh5 %2M  
KRYcCn  
 fb\DiKsW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 EgTFwEj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  ep+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (1CJw:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?Z q_9T7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w *50ZS;N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AL$W+')  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bGv* -;*  
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) L#D9@V'z  
下面是修改过的unary_op *q0`})IQ  
o`bo#A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #HeM,;Xp  
class unary_op lT.zNhz:d9  
  { 2fJ{LC  
Left l; v:KX9A.  
  b'i'GJBQ+$  
public : .~3kGf":  
`Da+75 f6v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '\`6ot8  
EYL]TeS  
template < typename T > \PpXL*.  
  struct result_1 IU@_)I+6  
  { ?d$"[lKX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >$\Bu]{1  
} ; OifvUTl9b  
C.~ j'5N  
template < typename T1, typename T2 > ?GdsOg^  
  struct result_2 _\.{6""  
  { k#O,j pbB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mwh{"FL(  
} ; oid[syPB  
$;2)s} ci  
template < typename T1, typename T2 > rK7W(D}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $I@GUtzjp  
  { ,CciTXf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J$Fnm\  
} c<wavvfUo  
P;vxT}1  
template < typename T > -Ep!- a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z%}4bJ  
  { B0d%c&N${  
  return OpClass::execute(lt(t)); $r\"6e  
} <},1Ncl  
x4m 5JDC  
} ; u$%A#L[  
kneuV8+(5  
q$[n`w-  
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 i9rS6<V'  
好啦,现在才真正完美了。 A>=E{  
现在在picker里面就可以这么添加了: ju|]Qlek  
6;o3sf@Tf  
template < typename Right > %_MEfuL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vJ"i.:Gf4  
  { !\-WEQrp\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >"v9iT  
} dC.bt|#Oz  
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。 a(;!O}3_)(  
{uU 2)5i2-  
-/ +#5.`1  
ACg;CTB b  
pr tK:eGe2  
十. bind tdep|sD  
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。 A%u_&a}  
先来分析一下一段例子 3J~0O2  
W @.Ji B  
j8++R&1f]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =su]w2,Iy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .oqIZ\iik  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hmpr%(c`  
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。 5.vG^T0w  
我们来写个简单的。 `&!k!FZY*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1!1!PA9u  
对于函数对象类的版本: ZF6c{~D  
Ipe n  
template < typename Func > DkDoA;m  
struct functor_trait k?*KnfVh!  
  { _ \D"E>oM  
typedef typename Func::result_type result_type; `!vUsM.d  
} ; |4;UyHh  
对于无参数函数的版本: u.,Q4u|!  
.5w azvA  
template < typename Ret > Vi?q>:E:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z.36;yT/  
  { X^s2BW  
typedef Ret result_type; %Jp|z? [/  
} ; vDFGd-S  
对于单参数函数的版本: fBhoGA{=g  
!m;H@KR{  
template < typename Ret, typename V1 > ml6u1+v5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ag9?C*  
  { ]y#3@  
typedef Ret result_type; _,haD)1g~  
} ; }!p`1]gem  
对于双参数函数的版本: -]srp;=i  
u0 QzLi,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :nA.j"@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6*45Vf  
  { = &tmP  
typedef Ret result_type; -C-yQ.>\T#  
} ; jQS 6J+F]  
等等。。。 M f~}/h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7f3O  
6gH{ R$7L=  
template < typename Func > cl@g  
struct func_return k^\pU\J  
  { 5] 5 KB;  
template < typename T > =Yz'D|=t  
  struct result_1 K/L;8a  
  { :|+Qe e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oD9^ID+  
} ; $pyOn2}  
JH8}Ru%Z  
template < typename T1, typename T2 > jYRP8 Yi  
  struct result_2 I%j_"r9-I  
  { PPkx4S_>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =K\r-'V  
} ; *=AqM14 @  
} ; bD ^b  
h[o6-f<D  
zZ=pP5y8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #P<N^[m  
Hnk:K9u.B:  
template < typename Func, typename aPicker > "ZwKk G  
class binder_1 EV pi^>M  
  { #|[ M?3  
Func fn; 6eFp8bANN#  
aPicker pk; 7 aV%=_  
public : <-'$~G j  
>J9oH=S6  
template < typename T > }%7 NF*  
  struct result_1 #Tw@wfaq)  
  { c;?fMX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f>`dF?^6  
} ; 1y#D?R=E  
3cdTed-MIh  
template < typename T1, typename T2 > EU7|,>a  
  struct result_2 V!v:]E  
  { f| _u7"OX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5"XC$?I<}  
} ; PHOP%hI $  
0k)rc$eDF+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} El\%E"Tk%  
yAL[[  
template < typename T > 1#IlWEg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vM:cWat  
  { a=cvCf  
  return fn(pk(t)); BTgG4F/)  
} jTO), v:w  
template < typename T1, typename T2 > b 5yW_Ozdh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;OqB5qd  
  { W-NDBP:  
  return fn(pk(t1, t2)); Ym%xx!9  
} ls@i".[  
} ; h8Yx#4  
7 d LuX   
#(An6itl  
一目了然不是么? IxLhU45  
最后实现bind q9Y9w(  
.7K7h^*F  
`]Q:-h  
template < typename Func, typename aPicker > V"c 6Kdtd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z}$TKO*u  
  { RuII!}*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /1Ue?)g  
} ck?YI]q|  
dXF^(y]l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DC{>TC[p1k  
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。 ,) J~,^f6  
}gJ(DbnV  
十一. phoenix 93Co}@Y;Y+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3EJt%}V$k  
:VTTh |E%#  
for_each(v.begin(), v.end(), ns6(cJ^a  
( xJ#d1[kzo  
do_ ;4Y%PV z~D  
[ D$t k<{)oB  
  cout << _1 <<   " , " ^#-nE7  
] `BlI@6th  
.while_( -- _1), x)(|[  
cout << var( " \n " ) ep)>X@t  
) _/i4MtM  
); n2iJ%_zp  
ty8v 6J#  
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: ")d`dj\o  
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 d_IAs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Djg,Lvhm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Na:w]r:y  
,7<f9 EVY  
"'D=,*  
template < typename Cond, typename Actor > : |>Gc39`t  
class do_while +E{|63~q  
  { s&RVJX>Rt  
Cond cd; 6Vz9?puD  
Actor act; \[y`'OD~  
public : 17`1SGZ  
template < typename T > ~]QHk?[wc  
  struct result_1 /5u<78GW1  
  { oH_;4QU4y  
  typedef int result_type; =3L;Z[^9  
} ; x QIq^/F0  
@)fd}tV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R6]Gk)5  
 5~>z h  
template < typename T > >r !|sC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $m/)FnU/  
  { ZjF 4v  
  do oz,e/v8~  
    { s,]z[qB#$  
  act(t); zx)z/1  
  } +mn ,F};  
  while (cd(t)); Le\?+h42>  
  return   0 ; PpAu!2lt9  
} x^y'P<ypw  
} ; y!_C/!d  
-4 SY=NC_  
@0/+_2MH-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PK`D8)=u  
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。 YB2VcF.LU  
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。 JsODzw  
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。 ^zQ/mo,Z  
下面就是产生这个functor的类: `Tv[DIVW  
xCc[#0R{  
fTK3,s1=  
template < typename Actor > ?`PvL!'  
class do_while_actor lE4HM$p   
  { _sTROd)Vh  
Actor act; )8$=C#qC[  
public : tM'P m   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,,q10iF  
9-fLz?J  
template < typename Cond > Xg;}R:g '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }khV'6"'|  
} ; ~ v|>xqWV  
 2*^j  
xD~5UER  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DK: o]~n  
最后,是那个do_ q1d}{DU  
9,:l8  
F^];U+J  
class do_while_invoker <+?7H\b  
  { mc? Vq  
public : woGAf)vV#  
template < typename Actor > 0"28'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9 a!$z!.  
  { x"~8*V'0  
  return do_while_actor < Actor > (act); qKr8)}h  
} ~d|A!S`  
} do_; m8d!< h  
Bf~vA4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Df}A^G >X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4R#chQ  
最后来说说怎么处理break和continue A` N,  
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。 .6ylZ  
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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