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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M)#aX|%Mh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^[uA^  
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, bBn4m:  
VE6 V^6SL  
f3[gA Y  
d.3-@^P  
  class filler |Xlpgdiu  
  { k$j>_U? P  
public : D({% FQ"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }v"X.fa^  
} ; OV_Y`u7YR  
C%9;~S  
"FwbhD0Gb  
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: s(o{SC'tt  
7H %>\^A^  
# 4L[8(+V  
q okgu$2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L Me{5H  
z}&?^YU*)`  
nm_]2z O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $0~H~ -  
s=h  
?4P*,c  
ryg1o=1v/  
二. 战前分析 bx_`S#*N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 NiQ`,Q$B  
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 waz)jEk  
Zui2O-L?V  
I6,'o)l{_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NTkGLD1e.  
  /* --------------------------------------------- */ YIvJN  
vector < int *> vp( 10 ); oJA%t-&%R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PbvRh~n  
/* --------------------------------------------- */ J=JYf_=4bc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Pq1@N>n  
/* --------------------------------------------- */ : 9wW*Ix  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oi^2Pvauh  
  /* --------------------------------------------- */ 33z)F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wC+_S*M-K  
/* --------------------------------------------- */ $6kVhE!;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $vlq]6V8  
BT.;l I  
 \09eH[  
jCa%(2~iQ7  
看了之后,我们可以思考一些问题: rXPq'k'h#-  
1._1, _2是什么? w7 @fiH{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  G?AZ%Yx  
2._1 = 1是在做什么? ze@NqCF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (A|Gb2X  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @KfFt R-;  
D~E1hr&Vd>  
a|Io)Qhr  
三. 动工 eK PxSN Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z-$bce9*  
j6]+ fo&3  
+P:xB0Tm D  
YBqu7&  
template < typename T > W ZdEfY{  
class assignment {/#^v?,  
  { 9JYrP6I!_  
T value; [@fw9@_'  
public : ,:Qy%k}f  
assignment( const T & v) : value(v) {} GVhO}m  
template < typename T2 > h U\)CM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {>PN}fk2QP  
} ; EhL 8rR  
KJ M :-z@  
ufyqfID  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Dvbrpn!sk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q1}HsTnBH  
/T1z z2l~  
 yV[9 (  
PLD6Ug  
  class holder Ysbd4 rN  
  { pESlBQ7{I  
public : =oQw?,eY  
template < typename T > +y'V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &D0suK#  
  { ?0 93'lA  
  return assignment < T > (t); c@;$6WSG^  
} r!:W-Y%&#  
} ; 8|*#r[x  
41Bp^R}^/  
golr,+LSo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5mxHOtvtWM  
XHU&ix{Od  
  static holder _1; *W aL}i(P1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M0VC-\W7f  
xEdCGwgp#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hp=TWt~  
而不用手动写一个函数对象。 =.NZ {G  
Au3> =x`  
x}o]R  
l}odW  
四. 问题分析 |:yQOq|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k.=67L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a Mp*Ap  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^T*^L=L_(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C$Pe<C#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2ED^uc: 0S  
%{qJkjG  
五. 问题1:一致性 NJK?5{H'  
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?| JA0$Fz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !9|)v7}  
$Gt1T[:QUX  
struct holder D>"U0*h  
  { }%LwaRT  
  // `~|8eKFq!  
  template < typename T > pgT XyAP{  
T &   operator ()( const T & r) const . +_IpygQ  
  { G tI]6t  
  return (T & )r; j$r.&,m  
} u=^0n2ez  
} ; ER,,K._?B  
eBiP\  
这样的话assignment也必须相应改动: l*]9   
/LMb~Hy,  
template < typename Left, typename Right > Y^5X>  
class assignment ^,S\-Uy9  
  { $__e7  
Left l; b(&~f@% |  
Right r; Cr0 \7  
public : 2}`Q9?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q)N$h07R  
template < typename T2 > N!" ]e*q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :()(P9?  
} ; pcw!e_"+  
DDxNqVVt4  
同时,holder的operator=也需要改动: Zur7"OkQ  
OdX-.FFl  
template < typename T > u*_I7.}9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UJ' +Z6d  
  { - bL 7M5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +o&E)S}wP  
} VU,\OOp  
=w &%29BYq  
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。 [{3WHS.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <()xO(  
$$C5Q;7w!  
return l(rhs) = r;  v|+}>g  
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。 VuTH"br6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .&2pZ  
+kCVi  
template < typename Tp >  (2vR8  
class constant_t N{n}]Js1D-  
  { 6_/oVvd  
  const Tp t; '>FJk`iI  
public : H8 yc<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KLBV(`MS  
template < typename T > -,j J{Y~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #u+BjuZo  
  { 6w{^S~rqo  
  return t; 2,|*KN*e`W  
} 5vIuH+0  
} ; 1xK'T_[  
Zrfp4SlZZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U|odm58s  
下面就可以修改holder的operator=了 ll;#4~iA  
&8t?OpB =h  
template < typename T > o:C:obiQbu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cn ,zUG!-h  
  { QI>yi&t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~D@pk>I  
} }{/4sll  
h`&@>uEiq  
同时也要修改assignment的operator() N^|r.J  
b!hxx Z  
template < typename T2 > 6$wS7Cu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G[u_Uu=>  
现在代码看起来就很一致了。 nut;ohIh  
0 O4'Ts ?  
六. 问题2:链式操作 9m 56oT'U{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K/oPfD]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 'T[=Uuj"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q|2{W.P5qi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;}IF'ANA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1DcYc-k#  
Y>!9P\Xe  
template < typename T > wbI(o4rXE  
struct result_1 | (P%<  
  { P,AS`=z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rf2/[  
} ; <Xw 6m$fr:  
;}K1c+m!5V  
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: ^8)&~q*  
|w[}\#2  
template < typename T > R@>R@V>c  
struct   ref ;nj'C1  
  { E=gD{1,?  
typedef T & reference; y<PPO6u7  
} ; d T/*O8  
template < typename T > "n '*_rh>+  
struct   ref < T &> G/(oQA  
  { 0<{/T*AU:  
typedef T & reference; IC[SJVH;  
} ; !_<.6ja  
IgEg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QHr 3J  
DLyHC=%{+h  
template < typename T > @&+h3dV.V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jLvI!q   
  { 7|zt'.56[  
  return l(t) = r(t); 8+a/x#b-  
} 4q@o4C<0  
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。 b7v] g]*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nL^6{I~  
f&`v-kiAn=  
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 )Tngtt D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pvy;L[c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 23+6u{   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mUr@w*kq|p  
最后的布局是: cv:nlq)  
                Add C Cq<y  
              /   \ K1O/>dN_\O  
            Divide   5 ml=1R >#'  
            /   \ T'XAcH  
          _1     3 oiO3]P]P  
似乎一切都解决了?不。 _'n;rZ+  
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。 !QVd'e  
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。 2)RW*Qu;+  
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: e_]1e 7t  
o)}b Fw  
template < typename Right > 4)2*|w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oBqP^uT>a|  
Right & rt) const 6z%3l7#7Yi  
  { %n}fkj'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a,cDj  
} cdU2ph_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9][Mw[k>  
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。 c}Z,xop<P{  
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。 1:YDN.*  
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。 s>~&: GUwR  
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。 i04Sf^  
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? r\],5x'xSu  
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: ~R)w 9uq  
@{I55EQ]  
template < class Action > "G6d'xkP  
class picker : public Action idO3/>R [  
  { G&C)`};  
public : 3=bzIU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ' 1P_*  
  // all the operator overloaded m OmT]X  
} ; N0 ?O*a  
'Iyk`=R  
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。 |w~zh6~  
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: rLL;NTN+/  
]v_xEH}T  
template < typename Right > =Bo0Oei  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SVq7qc9K?  
  { 3pDZ}{ZZU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CQ,r*VAw  
} L$jyeFB5  
;SC|VcbyH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sef!hS06  
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。 't)j  
fE7WLV2I>  
template < typename T >   struct picker_maker 8-?n<h%8E  
  { Tg:NeAN7(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3;:xEPb._6  
} ; &u=FLp5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3&' STPpW  
  { -IX;r1UD  
typedef picker < T > result; MeplM$9  
} ; {{EQM +  
RuRJjcnY  
下面总的结构就有了: gu:..'V  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N,[M8n,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?J6hiQvL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qA30z%#z_  
至此链式操作完美实现。 /=r&9P@Ay<  
\17)=W  
.{x5(bi0S  
七. 问题3 P{>T?-Hj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?q,x?`|(8  
WLh_b)V|  
template < typename T1, typename T2 > 0e7v ?UT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x~{ m%)I  
  { N@d4)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X4/r#<Da  
} =~EQ3uX  
YYM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [e^i".  
;N1FP*  
template < typename T1, typename T2 > k2+Z7#2n  
struct result_2 y4?>5{`W  
  { R,^FJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n--`zx-['  
} ; RgRcW5VxK  
0?`#ko7~d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? X*Q7Yu  
这个差事就留给了holder自己。 w^p2XlQ<  
    }Ql;%7  
Ahwu'mgnC  
template < int Order > 9n%W-R.  
class holder; ljf9L:L  
template <> EhVnt#`Si  
class holder < 1 > r}5GJ|p0  
  { Z$hxo )|  
public : U)l>#gf8  
template < typename T > #{ ?oUg>$  
  struct result_1 _|Dt6  
  { Sqge5v  
  typedef T & result; ?PQiVL  
} ; PCIC*!{  
template < typename T1, typename T2 > LnyA5T  
  struct result_2 m76]INq  
  { 6R,;c7Izhd  
  typedef T1 & result; 9,>M/_8>  
} ; #M>E{w9  
template < typename T > -OW$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~,guw7F  
  { :m~lgb<  
  return (T & )r; ~g,QwaA[  
} _j2`#|oG  
template < typename T1, typename T2 > @v'<~9vG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .ev]tu2N  
  { [{c8:)ar  
  return (T1 & )r1; ~G$OY9UC  
} "l@~WE  
} ; 0y1t%C075  
vaU7tJ:  
template <> +I~?8*  
class holder < 2 > rLXn35O  
  { g!QumRF  
public : aOuon0  
template < typename T > W>Kwl*Cis"  
  struct result_1 VuR BJ2D  
  { x$p\ocA  
  typedef T & result; J+4uUf/d!  
} ; Q:LuRE!t  
template < typename T1, typename T2 > Umd!j,  
  struct result_2 S:j0&*  
  { |UaI i^  
  typedef T2 & result; Q6>vF)( -  
} ; b$ eJH  
template < typename T > IpP0|:}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0VZj;Jg}q  
  { m6 gr!aT  
  return (T & )r; (Zn\S*_@/  
} %2+]3h>g  
template < typename T1, typename T2 > 9c6V&b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qp54(`  
  { pJ(l=a  
  return (T2 & )r2; `fRy"44nR  
} Ue7W&N^E  
} ; g\Z k*5(  
aD^MoB3  
@88 efF  
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> >。 +Oscy-;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1W8W/Y=hT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O^:h_L  
pWp2{G^XB  
return l(i, j) = r(i, j); r/v&tU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K|/a]I":  
SrtmpQ  
  return ( int & )i; izw}25SW  
  return ( int & )j; g=(+oK?  
最后执行i = j; `iI"rlc  
可见,参数被正确的选择了。 nX S%>1o,  
525 >=h  
pSP_cYa#(#  
]3,0 8JW=  
)X/Faje  
八. 中期总结 *X #e  
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: ^m=%Ctu#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P(;c`   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,W-0qN&%/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X3nhqQTZ  
SMFW]I2T/  
O /&%`&2  
a< EC]-nw  
Uu+C<j&-  
M&FuXG%  
九. 简化 |gz ,Ip{  
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。 EHHxCq?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H^g<`XEgw  
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: C] w< &o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6~S0t1/t?  
  +-*/&|^等 U!5*V9T~ J  
2. 返回引用。 (n/1 :'  
  =,各种复合赋值等 )8SP$  
3. 返回固定类型。 {+:XVT_+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &>{>k<z  
4. 原样返回。 sdWl5 "  
  operator, :ct+.#  
5. 返回解引用的类型。 \gkajY-?  
  operator*(单目) dWy1=UQfP  
6. 返回地址。 Z]f2&  
  operator&(单目) x,dv ~QU  
7. 下表访问返回类型。 3c3Z"JV  
  operator[] 3Y-v1.^j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H~i],WD  
  operator<<和operator>> 81cmG `G7  
<T[N.mB  
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。 *F*X_O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;%<4U^2  
t] wM_]+  
template < typename Left > m-RY{DO+  
struct value_return Ji[g@#  
  { g-FZel   
template < typename T > T6$<o\g'  
  struct result_1 cloI 6%5r  
  { ~PnpYd<2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EC'bgFe  
} ;  uN 62>  
%ZyPK,("  
template < typename T1, typename T2 > 1,QZnF!.x  
  struct result_2 z-5#bOABW  
  { 0)5Sx /5'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GuWBl$|+b  
} ; fm>K4\2  
} ; ]F;]<_  
2hJ3m+N^  
,~xU>L^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ssITe., ny  
>` QX xTn  
下面我们来剥离functor中的operator() g{hA,-3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Rk%M~D*-  
+3>/,w(x  
return l(t) op r(t) x 5Dt5Yp"o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {Ch"zuPX  
return op l(t) %k #Nu  
return op l(t1, t2) Vor9 ?F&w  
return l(t) op IGT_ 5te  
return l(t1, t2) op :QV6 z*#zD  
return l(t)[r(t)] uk  f\*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]a#]3(o]}  
tq[",&K  
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: ~@b}=+n  
单目: return f(l(t), r(t)); \C#b@xLnX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5,BkwAr+6[  
双目: return f(l(t)); y=xe<#L  
return f(l(t1, t2)); g/Jj]X#r  
下面就是f的实现,以operator/为例 jA4v?(AO}#  
$L8s/1up  
struct meta_divide K)UOx#xe1  
  { "!6~*!]c  
template < typename T1, typename T2 > Y0O<]2yVx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?{,)XFck  
  { |~LjH|*M  
  return t1 / t2; 1r& ?J.z25  
} C$G88hesn  
} ; B4 Af  
\w[ZY$/  
这个工作可以让宏来做: Z?c=t-yqp  
X1[R*a/p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JS?l?~  
template < typename T1, typename T2 > \ [pgkY!R?)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OXX(OCG>  
以后可以直接用 w^E]N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GdeR#%z  
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 4*XP;`  
(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。。。) A|_%'8  
[I<'E LX  
MQH8Q$5D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 O\F^@;] F6  
*Gh8nQbh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ajW$d!  
class unary_op : public Rettype i^cM@?  
  { t>GLZzO  
    Left l; W<N QU f[=  
public : 7K]U |K#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D3AtYt  
< Gy!i/  
template < typename T > o p5^9`"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DD6`k*RIk.  
      { h8= MVh(I  
      return FuncType::execute(l(t)); <T.#A8c  
    } C\ 2 >7  
YSz$` 7i  
    template < typename T1, typename T2 > ?CW^*So  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P}WhE  
      { -5,y 1_M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ="w8U'  
    } (VI* c!N  
} ; }%ZG> LG5J  
0/00 W6r0  
(9 z.IH7}k  
同样还可以申明一个binary_op )tI2?YIR  
JvWs/AG1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {S"  
class binary_op : public Rettype 2\CkX  
  { ]G o~]7(5|  
    Left l; l)rvh#D  
Right r; awSS..g}L  
public : a0/n13c?G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3G/ mB  
Hs`#{W{.  
template < typename T > !_z<W~t"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Zeg\}/4[  
      { zmfRZ!Eh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `_g?y)  
    } J%-lw{FC  
vH?+JN"A  
    template < typename T1, typename T2 > . I&)MZ>n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~JfDe9IS  
      { g*r{!:,t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VRQbf  
    } B/9<b{6  
} ; =.f +}y  
>5~Zr$  
iI@Gyq=  
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 am'p^Z @  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `\4JwiPo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wh'_ slDH+  
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。 ;GgQ@s@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2*FWIHyf  
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。。。 u388Wj   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gQpD]p%k  
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) mA] 84zO  
下面是修改过的unary_op +?5Uy*$  
z1SMQLk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oB{}-[G  
class unary_op "J[i=~(  
  { : ` 6$/DK  
Left l; 400Tw`AiJ  
  G0; EbJ/&  
public : WP@JrnxO\`  
< ;,S"e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Th;gps%b  
J.e8UQ@=5  
template < typename T > D@r n@N  
  struct result_1 ! N"L`RWD  
  { g"dZB2`C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ({H+ y 9n  
} ; ^~r&}l4c,  
qJFgbq4-  
template < typename T1, typename T2 > <GT>s  
  struct result_2 cxP9n8CuT  
  { @(,{_c]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; */5<L99v  
} ; fdq^!MWTi  
6PQJgki  
template < typename T1, typename T2 > )*TW\v`B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kTi PZZI  
  { ]dGr1 ncu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kO,VayjT  
} wUIsi<Oj  
/VmCN]2AZ  
template < typename T > H?=pWB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (4{ C7  
  { srChY&h?<  
  return OpClass::execute(lt(t)); ll<9f)  
} z7t'6Fy9'  
;oY(I7  
} ; s7UhC.>'@  
L`HH);Ozw  
BudWbZ5>Ep  
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 we H@S  
好啦,现在才真正完美了。 A}#]g>L  
现在在picker里面就可以这么添加了: |?fW!y  
An8%7xa7  
template < typename Right > =ve*g&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .^W\OJ`G  
  { (Xr_ np @  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  ENYF0wW  
} 9#EHXgz  
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。 Q0L@.`~  
_86*.3fQG  
:uIi ?  
&Xn8oe  
V'Z&>6Z  
十. bind Av;q:x?  
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。 94p:|5@  
先来分析一下一段例子 /mMAwx  
F; MF:;mM  
M8#*zCp{5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !HdvCYB>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1o;g1Z/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n2jvXLJq  
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。 r{_B:  
我们来写个简单的。 V &mH#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: cz7 CrK~5  
对于函数对象类的版本: m<FWv2)^  
)O2Nlk~l&  
template < typename Func > >2|[EZ  
struct functor_trait ?x5wS$^q<  
  { XoKO2<3  
typedef typename Func::result_type result_type; )D Gz`->  
} ; k"q!|+&Fs  
对于无参数函数的版本: E,<\T6/%q  
.0Iun+nUD  
template < typename Ret > L= :d!UF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S/nj5Lh  
  { ;LQ# *NjL\  
typedef Ret result_type; l\T!)Ql  
} ; I+Ncmg )>  
对于单参数函数的版本: &*G5J7%w  
J8u{K.( *7  
template < typename Ret, typename V1 > B.}_],  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bVa+kYE  
  { *]}CSZ[>  
typedef Ret result_type; t g KG&  
} ; !cEbz b  
对于双参数函数的版本: L(WL,xnBy  
W.#}q K" q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ge^zX$.'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0kNe?Xi  
  { =9qGEkd3  
typedef Ret result_type; lC'{QUC  
} ; u0bfX,e2U  
等等。。。 *PSvHXNi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V-KL%  
:jt;EzCLg%  
template < typename Func > vU_d=T%$  
struct func_return (~j,mk  
  { fB f 4]^  
template < typename T > 74@lo-/LY  
  struct result_1 &v5G92  
  { r/NSD$-n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [x2JFS#4  
} ; ia%z+:G  
@uI?  
template < typename T1, typename T2 > f7XQ~b  
  struct result_2 &a%WM   
  { gk!E$NyE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jv_.itc  
} ; prNhn:j  
} ; IVI~1~  
./'~];&  
FAQr~G}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 doP$N3Zm  
@s_3 0+  
template < typename Func, typename aPicker > Ds%9cp*6  
class binder_1 ~Cjz29|gp  
  { "w}-?:# j  
Func fn; X+=-f^)&  
aPicker pk; Nls83 W  
public : E,{GU  
{>8Pl2J  
template < typename T > z%(Fo2)^  
  struct result_1 &49u5&TiP  
  { &+mV7o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V ]79vC  
} ; aWyUu/g<A`  
$4Z+F#mx  
template < typename T1, typename T2 > di~]HUZh)  
  struct result_2 j|:dYt`WM  
  { /b{o3, #.M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WtEI] WO  
} ; !ZFr7Xz  
F%xK"l`&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \7pipde  
~9Z h,p ;  
template < typename T > 9ky7r;?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^_v[QV  
  { AY#wVy  
  return fn(pk(t)); t)YUPDQ@J  
} <f N; xIB  
template < typename T1, typename T2 > qE )Y}oN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const taweGc%~  
  { F\a]n^ Y  
  return fn(pk(t1, t2)); Pm4e8b  
} 3sH\1)Zz  
} ; g>so R&*  
9YB2 e84j  
(+* ][|T  
一目了然不是么? 9A~>`.y  
最后实现bind QV7,G9  
cv}aS_`f  
<OTWT`G2  
template < typename Func, typename aPicker > nqT>qS[Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -<_QF82  
  { 6?N4l ]l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O|QUNr9  
} >R!"P[*  
l^\(ss0~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U4BqO :sd  
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。 bmu6@jT  
"e 1wr  
十一. phoenix Y9F)`1 7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cJCU*(7&  
k<H%vg>{~s  
for_each(v.begin(), v.end(), ( #* "c  
( ~.J,A\F  
do_ U&X2cR &a  
[ h4_ b!E@  
  cout << _1 <<   " , " %}P4kEY  
] H+ lX-,  
.while_( -- _1), J! {Al  
cout << var( " \n " ) mzX;s&N#  
) F@Q^?WV  
); WmeKl  
s=D f `  
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: }Dn^d}?s||  
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 HTV ~?E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H3 , ut  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8-m 3e  
`\bT'~P  
~2@Lx3t$  
template < typename Cond, typename Actor > (9 sIA*,}  
class do_while jNA1O68N  
  { |~WYEh  
Cond cd; {^#2=`:)O  
Actor act; ?c]n^GvG  
public : Q $~n/  
template < typename T > [:iv4>ZZ  
  struct result_1 aBhV3Fd[B  
  { !SO8O  
  typedef int result_type; b O=yi)  
} ; +L0w;wT  
D8%AV; -Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qi(*ty  
b7HffO O  
template < typename T > d H? ScXM=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WNs}sNSf  
  { 7\ypW$Ot  
  do PY`L$e  
    { hN3u@P^  
  act(t); P`S@n/}  
  } g JjN<&,  
  while (cd(t)); er2cQS7R  
  return   0 ; x&Cp> +i  
} ; Y"N6%  
} ; N>|XS ,  
(u hd "  
<P_ea/5:|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n_Onr0EvO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bl;zR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  Ow:1?Z{4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `]=oo%(h  
下面就是产生这个functor的类: vi!YN|}\  
['q&@_d7  
c3)C{9T](  
template < typename Actor > AQss4[\Dx  
class do_while_actor } fZ`IOf  
  { h5"Ov,K3[  
Actor act; ibpzeuUl  
public : Pf <[|yu4?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oH#v6{y  
D)Q)NI  
template < typename Cond > "Pz}@=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UG;Y^?Ppe5  
} ; [q*%U4qGO  
JWv{=_2w  
J~#$J&iKh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >?lOE -}^  
最后,是那个do_ qQ0C?  
uuNR?1fS  
kW@,$_cK  
class do_while_invoker w%y\dIeI'  
  { ?F7o!B  
public : C/=XuKE-t  
template < typename Actor > +G F#?X0^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'zZcn" +!  
  { $w#r"= )  
  return do_while_actor < Actor > (act); #!2k<Q*5uT  
} G8Z4J7^  
} do_; i3VW1~.8  
Km#pX1]>e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *\uM.m0$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K_/zuTy  
最后来说说怎么处理break和continue EW<kI+0D  
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。 ObG|o1b  
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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