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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VS/;aG$&y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~S(^T9R  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, mgkyC5)d  
pvXcLR)L+3  
^i_Iqph=  
{8NwFN.  
  class filler 3#.\  
  { M1u{A^d.Z  
public : W."f 8ow  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -)w]a{F  
} ; .`C V^\  
@Z\~  
S]2 {ZDP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (a{ZJI8_  
NW.XA! =E)  
0\a8}b||  
[N|xzMe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {0's~U+@  
g*-2* \  
N\R=cwk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rrqg[F+  
kR6A3?[  
F!8=FTb  
,8 6K  
二. 战前分析 /)V4k:#b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fA8ozL T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uu}-"/<~7  
 wRVD_?  
30 7fBa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YU\Gj S~>&  
  /* --------------------------------------------- */ \{PNwF?  
vector < int *> vp( 10 ); ?q%b*Ek  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C+l?k2  
/* --------------------------------------------- */ V-vlTgemwc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <TjBd1  
/* --------------------------------------------- */ k:P$LzIB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %2yAvGa1  
  /* --------------------------------------------- */ ]*ov&{'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D<nxr~pQ  
/* --------------------------------------------- */ !A[S6-18%-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c#\-%h  
AMk~dzNt  
pT=2e&  
xv0M  
看了之后,我们可以思考一些问题: $!`L"szqD*  
1._1, _2是什么? 5G? .T?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 o =9'  
2._1 = 1是在做什么? YsAF{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 RG? MRxC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,h!X k  
aJ2H.E  
@}eNV~ROu  
三. 动工 R$xY8+}V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c$#GM57V  
.3g&9WvN!Z  
&|=?a cv  
4 =Fg!Eu<  
template < typename T > :QKb#4/8;  
class assignment j) 6G7T|  
  { WEVl9]b'e+  
T value; #Wx=v$"  
public : OROqT~6G  
assignment( const T & v) : value(v) {} rv?!y8\  
template < typename T2 > 2nx9#B*/T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WF)s*$'uz;  
} ; r~[B _f!  
K\X: G-C9  
|#cAsf_{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9cOx@c+/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yqBa_XPV8  
l"L+e!B~  
>a9l>9fyY  
ITn;m  
  class holder qC.i6IL  
  { 0Bu*g LY  
public : NUu;tjt:  
template < typename T > LR\zy8y]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Nu+wL>t  
  { qT 0_L  
  return assignment < T > (t); ` @>ZGL:  
} xA9V$#d|  
} ; i+RD]QL  
'Q`C[*c  
^;64!BaK  
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: h60\ Y 8  
-eq =4N=s  
  static holder _1; sU*3\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UKYupLu5  
Zsk?QS FE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s*+ZYPk  
而不用手动写一个函数对象。 /h-6CR Ka  
tGqQJT#mr7  
54wM8'+  
4ac1m,Jlt  
四. 问题分析 FpC~1Nau  
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。 &vkp?UH  
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。 fMzYFM'i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lrn+d$!@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zx9.pFc"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -3`Isv  
9;pzzZ  
五. 问题1:一致性 X?kPi&ru  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %Il;B~t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3z$HKG  
RSFJu\0}N  
struct holder FSVS4mtiX\  
  { ^ `E@/<w8  
  // aulaX/'-_  
  template < typename T > {N Y]L==H  
T &   operator ()( const T & r) const N[]U%9[=2F  
  { -g<cinNSp  
  return (T & )r; tnNZ`]qY  
} Lv^a+'  
} ; #a.\P.{L  
Kf&r21h  
这样的话assignment也必须相应改动: S8vx[<  
6_Fpca3L  
template < typename Left, typename Right > UMv"7~  
class assignment 0tSA|->(  
  { j]#wrm  
Left l; jPj 2  
Right r; KKV)DExv?  
public : f{f_g8f[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !HvGlj@(|  
template < typename T2 > CR.bMF}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `M,Nd'5&|  
} ; a2[ 8wv1  
$xQ"PJ2  
同时,holder的operator=也需要改动:  srvYAAE  
| [p68v>  
template < typename T > :"y0oCu7`W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 98jD"*W5  
  { XEa~)i{O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2[XltjO  
} `|uoqKv  
~DK F%}E  
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。 Bmmb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wf_CR(  
5a8JVDLX^  
return l(rhs) = r; H 'D#s;SlR  
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。 HqB|SWyK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VVgsLQd  
yW[L,N7d  
template < typename Tp > _jiQL66pY  
class constant_t m\/>C|f\  
  { `3]Rg0g&Xe  
  const Tp t; tx gvVQ  
public : $R8>u#K!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @pTD{OW?  
template < typename T > SHytyd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O{Dm;@J-aM  
  { *O!T!J  
  return t; Jk%'mEGE  
} o; 6fvn  
} ; 9/FG,9  
keqr%:E8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :EYu 4Y  
下面就可以修改holder的operator=了  4c  
#_on{I  
template < typename T > ]sf2"~v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zoJ_=- *s  
  { Wk7L:uK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P= &'wblm?  
} 2%`^(\y  
P"oYC$  
同时也要修改assignment的operator() |)m*EME  
#,7eQaica  
template < typename T2 > n9N#&Q"7m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $+A%ODv  
现在代码看起来就很一致了。 'y'T'2N3  
,LoMt ]H  
六. 问题2:链式操作 &b 5T&-C<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #Tup]czO  
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。 /A %om|+Gq  
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。 ?s1u#'aO  
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。 71JM [2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M ' a&  
GU:r vS!  
template < typename T > ,}eRnl\  
struct result_1 sM #!Xl;  
  { 14mXx}O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x%_qJ]o  
} ; P'-JbPXU  
9Q,Msl4n  
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: ^fFtI?.6jI  
s"pR+)jf1D  
template < typename T > YgO aZqN  
struct   ref *?EO n-  
  { (~q#\  
typedef T & reference; Pz5ebhgq  
} ; IOSuaLH^  
template < typename T > V?U%C%C|e  
struct   ref < T &> 0@II &  
  { (45NZBs  
typedef T & reference; <QYCo1_  
} ; +vSCR (n  
*p""YEN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `G_(xN7O  
CPc"  
template < typename T > * i=?0M4S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I;`Ko_i  
  { 04I6 -}6  
  return l(t) = r(t); ~AEqfIx*^&  
} L4\SB O  
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。 ipx@pNW;"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 } l:mN  
t}5'(9  
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 ,:0Q1~8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZAI1p+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2neF<H?^o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >P<k[vF  
最后的布局是: Ymwx (Pm  
                Add kS@9c _3S  
              /   \ I>A^5nk  
            Divide   5 bs<WH`P  
            /   \ =XZF.ur  
          _1     3 U@o2gjGN  
似乎一切都解决了?不。 OVDMC4K2z!  
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。 :6 Hxxh  
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。 o8~f   
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: I ybl;u  
&*jxI[  
template < typename Right > [_g#x(=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1TK #eU  
Right & rt) const ,Hik(22  
  { IeR l6r%:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ""25ay  
} E[SV*1)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4@/q_*3o  
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。 GCf._8;%  
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。 XA&tTpfJE  
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。 t-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。 9s;!iDFn  
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? xHM&csL  
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: |%M{k A-  
sYAG,r>h  
template < class Action > '0'"k2"vC  
class picker : public Action hW0,5>[7%  
  { N:UDbLjw~  
public : fl pXVtsQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y9V;IXhDc  
  // all the operator overloaded "ay,Lr  
} ; /7UovKKbz  
"<cB73tY  
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。 ~)! V8  
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: )z ?&" I  
902!M65[rG  
template < typename Right > USnD7I/b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >K_$[qP3  
  { /o<}]]YBF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,wry u|7"$  
} 7|h3.  
O4b-A3:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9E->;0-  
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。 <2o.,2?G  
g(@$uJ  
template < typename T >   struct picker_maker ^Ff~j&L@{  
  { y]z)jqX<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?1-n\ka  
} ; aIzp\$NWVK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [#STR=_f  
  { zVc7q7E  
typedef picker < T > result; g9FVb7In_  
} ; VurP1@e&  
`&|l;zsS  
下面总的结构就有了: '-nuH;r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ovaj":L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3]:p!Y`$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 By51dk 7  
至此链式操作完美实现。 UtW"U0A  
c{]r{FAx9o  
s60:0>  
七. 问题3 NE=#5?6%g7  
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。 6*(h9!_T1  
)"pxry4v7J  
template < typename T1, typename T2 > ery?G-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZZ]OR;8  
  { @MlU!oR&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <WHs  
} "a0u-}/D  
SBN_>;$c5}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: % L %1g  
iS:PRa1  
template < typename T1, typename T2 > rr07\;  
struct result_2 FkJ>]k  
  { 0w'y#U)&8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xu_XX#9?b  
} ; U'h[ {ek  
?|Q5]rhs  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Vtz yB  
这个差事就留给了holder自己。 .qqb> 7|q  
    \ ]kb&Qw  
bzj!d|T`  
template < int Order > +>i<sk  
class holder; )bIK0h  
template <> #v~S",*.f  
class holder < 1 > z`xz~9a<  
  { "j.oR}s9?#  
public : z2s|.M]&-D  
template < typename T > <mo^Y k3  
  struct result_1 H(%] Os  
  { _ \v@9Q\  
  typedef T & result; >jrz;r  
} ; Vhbj.eX.)  
template < typename T1, typename T2 > x^='pEt{  
  struct result_2 [:R P9r}  
  { q~g&hR}K  
  typedef T1 & result; [! dnm1   
} ; TReM8Vd  
template < typename T > Z_^Kl76D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x3I%)@-Z  
  { c~pUhx1(  
  return (T & )r; 8x^H<y=O  
} %)6 :eIS  
template < typename T1, typename T2 > zfr(dQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?%za:{  
  { r"u(!~R  
  return (T1 & )r1; 'Qs 3  
} %:be{Y6  
} ; tO+%b=Z^  
wsb=[$C  
template <> GdfK xSO  
class holder < 2 > 'De'(I  
  { m[xf./@f{  
public : ZoNNM4M+  
template < typename T > QkCoW[sn  
  struct result_1 9i2vWSga  
  { C_^R_  
  typedef T & result; 7AtXG^lK  
} ; #Zavdkw=d  
template < typename T1, typename T2 > /4-eoTxy  
  struct result_2 c@o/Cv  
  { /P8eI3R  
  typedef T2 & result; i:Z.;z$1  
} ; 4}_w4@(  
template < typename T > H'= i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xU\:Vid+A  
  { 1O3<%T#LOZ  
  return (T & )r; c;|&>Fp  
} pqQdr-aR=  
template < typename T1, typename T2 > <>*''^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l&^[cR  
  { %yuIXOJ  
  return (T2 & )r2; W}e[.iX;  
} c;~Llj P  
} ; RY/ Z~]  
/hEGk~  
Jn:GA@[I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FO'. a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZV<y=F*~f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ff#N|L'9_  
fN*4(yw  
return l(i, j) = r(i, j); ubCJZ"!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ko]h r  
tv=FFfQ  
  return ( int & )i; E?q'|f  
  return ( int & )j; 1'U%7#;E  
最后执行i = j; -ZoOX"N}  
可见,参数被正确的选择了。 A_q3p\b  
8s5ru)  
M"$RtS|h  
HG3>RcB  
qP^0($  
八. 中期总结 E~g}DKs_5  
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: )RCqsFjK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wPO@f~[Ji  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8^"|-~#<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qyBK\WqaP  
)J6b:W  
cV!/  
(_n8$3T75  
l<K.!z<-:8  
h }%M  
九. 简化 MVL }[J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 tA u|8aL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U#1yl6e\I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &lfF!   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pymh^i  
  +-*/&|^等 k#r7&Y  
2. 返回引用。 1]3bx N  
  =,各种复合赋值等 AA& dZjz  
3. 返回固定类型。 !/(}meZj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TtjSLkF  
4. 原样返回。 eWk2YP!  
  operator, zt?w n* _  
5. 返回解引用的类型。 o-CJdOS  
  operator*(单目) "N/K*  
6. 返回地址。 1H[;7@o$e  
  operator&(单目) 'nDT.i  
7. 下表访问返回类型。 I/-w65J]  
  operator[] CY).I`aJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r`g;k&"a  
  operator<<和operator>> z4fK{S  
]:#$6D"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ds[Z=_Ll  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PaeafL65=  
Pk]9.e1_  
template < typename Left > Ay6rUN1ef  
struct value_return ?# c@Ag %  
  { `V_/Cz_}D  
template < typename T > :3*oAh8|  
  struct result_1 fU~y481 A  
  { S_-mmzC(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _,?HrL9  
} ; m)RxV@  
u]-El}*[  
template < typename T1, typename T2 > K~%5iVO~\  
  struct result_2 U"kK]Stk<  
  { |w]i$`3'I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; & ~G  
} ; B=/=U7T  
} ; %LlKi5u]  
2}\sj'0&  
os ud  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .7Bav5 ;  
L`@&0Zk  
下面我们来剥离functor中的operator() JJOs L!@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y k6WSurw  
#{`NJ2DU]  
return l(t) op r(t) (8F?yBu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U]&%EqLS  
return op l(t) 0vNM#@  
return op l(t1, t2) =n?@My?;  
return l(t) op fb=vO U  
return l(t1, t2) op jo:p*Q "F  
return l(t)[r(t)] n{* [Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dp'af4+%$  
uV\#J{'*  
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: Du4?n8 o  
单目: return f(l(t), r(t)); uty]-k   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ECfY~qK  
双目: return f(l(t)); }E_zW.{!  
return f(l(t1, t2)); ~t$VzL1  
下面就是f的实现,以operator/为例 }z@hx@N/  
!LESRh?  
struct meta_divide TQfY%GKg(  
  { Q'LU?>N)/  
template < typename T1, typename T2 > O3^@"IY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \EqO;A%<  
  { @XJv9aq  
  return t1 / t2; S!bvU2d  
} E$baQU hKS  
} ; uu#+|ZD  
o W [-?  
这个工作可以让宏来做: RR9s%>^  
oOvbel`;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '/@VG_9L]  
template < typename T1, typename T2 > \ |1$X`|S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B W1O1zIh\  
以后可以直接用 v7RDoO]I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TR;-xst@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 svII =JB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Xp@OIn  
.- o,_eg1f  
p_5+L@%Gb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ={d\zjI$  
.4-S|]/d,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4cL=f  
class unary_op : public Rettype JaTW/~ TU  
  { ENr&k(>0HQ  
    Left l; e hGC N=  
public : : DP{YL|x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5 [*jfOz  
Ei!z? sxzx  
template < typename T > &'j77tqOk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;* Jd#O  
      { hy rJu{p  
      return FuncType::execute(l(t)); pwQ."2x  
    } PI?[  
pgarGaeq  
    template < typename T1, typename T2 > LPClE5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ('Pd GV4V  
      { bEJZh%j!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9w|q':<  
    } 3H2'HO  
} ; NiF*h~ q  
n ~)%ou  
MDZb|1.AT  
同样还可以申明一个binary_op MiI7s ;  
UHwrssX&3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?2a gU  
class binary_op : public Rettype C$ 5x*`y  
  { n1V*VQV  
    Left l; $MR4jnTT  
Right r; :JmNy <  
public : j(hC't-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [VH t#JuN,  
#k6T_ki  
template < typename T > W\.(~-(So  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }#@LZ)]hK  
      { ]cK@nq)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4D5)<3N=d'  
    } Y-9F*8<  
Ex{]<6UAu  
    template < typename T1, typename T2 > K>U &jH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (G Y`O  
      { /nNHI34  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %1<|.Dmd  
    } A}o1I1+  
} ; "=)`*"rr  
>jm9x1+C  
qIl@,8T  
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 n$8A"'.M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ] N8V?.|:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }0o0"J-$  
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。 *^]ba>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3zkq'lZ  
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。。。 d4U_Wu&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -#@;-2w  
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) ZzY6M"eUXD  
下面是修改过的unary_op p}\!"&,^m  
"lm3o(Dk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -ydT%x  
class unary_op u=5^xpI<D  
  { k 'o?/  
Left l; `Bx CTwc  
  4R.#=]F  
public : )!Bv8&;e  
2zAS \Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lEJTd3dMi  
3UEh%Ho  
template < typename T > Ogb !YF#e  
  struct result_1  .*+ &>m7  
  { q0o6%c:gW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6 [IiJhVL  
} ; zB4gnVhus|  
6Yu8ReuL  
template < typename T1, typename T2 > q QQ~ [JL  
  struct result_2 L))(g][;  
  { zc_3\N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 OX(eXF>  
} ; A-kI_&g\Og  
+Z+]Tqo  
template < typename T1, typename T2 > 2X:n75()  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pq4frq  
  { j`bOJTBE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eG<32$I  
} 1*s Lj#  
@d)6LA9Ec  
template < typename T > q;U[f6JjE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !.!Ervi!N  
  { Q[ IaA"  
  return OpClass::execute(lt(t)); *ZRQ4i[+  
}   ~*RNJ  
3>Yec6Hs  
} ; !,]_tw>R  
|&7l*j(\  
G'%mmA\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug AO/R 2a(:  
好啦,现在才真正完美了。 +%0+  
现在在picker里面就可以这么添加了: #R &F  
/D eU`rj  
template < typename Right > IP-mo!Y.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (RQ kwu/  
  { V\A?1   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {?82>q5F  
} |zSkQ_?54  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 W n|w~{d{  
v vFX\j3  
h4]yIM `8d  
nlKWZYv  
N( Cfv3{  
十. bind (URWi caB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]cbY@U3!2  
先来分析一下一段例子 qT(j%F  
\D0Pik@?  
S%'t )tt,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s i C/k*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9R!.U\sq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  RszqDm  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mZmwCS8  
我们来写个简单的。 6B&':N98  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0q81H./3  
对于函数对象类的版本: e4t'3So  
/Ue~W, |  
template < typename Func > ) "'J]6  
struct functor_trait vU::dr  
  { v]BN.SHE_  
typedef typename Func::result_type result_type; JPRl/P$  
} ; @hp@*$#& 9  
对于无参数函数的版本: E` BL3+kQ  
H_Vf _p?  
template < typename Ret > v#F .FK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W EZ)7H  
  { )D Y?Y-n  
typedef Ret result_type; @xR=bWY  
} ; ? 3Td>x  
对于单参数函数的版本: so1% MV  
.,I^)8c  
template < typename Ret, typename V1 > Bf.@B0\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "4Cb dD//  
  { !CUrpr/*  
typedef Ret result_type; ~'n3],o?  
} ; f/aSqhAW  
对于双参数函数的版本: a(QYc?u  
Pi`}-GUe,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +9M#-:qB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cE'MSB  
  { pwr,rAJ}$j  
typedef Ret result_type; z^bv)u  
} ; *Mk5*_  
等等。。。 NvY%sx,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X&b)E0]pR  
26?yEd6^Z  
template < typename Func > pkQEry&Z  
struct func_return n'>`2 s  
  { #f d ;]  
template < typename T > bejvw?)S.  
  struct result_1 _46 y  
  { *>I4X=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R^4JM,v9x`  
} ; }N dknut,  
xj\! Sn2  
template < typename T1, typename T2 > Tc$Jvy-G4A  
  struct result_2 @p~f*b4H?  
  { R1)v;^B|)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :+06M@  
} ; [f 4Nq \i  
} ; 7S|nn|\Kp  
' GcN9D  
=f4>vo}@k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Fu].%`*xJ  
):-\TVz~  
template < typename Func, typename aPicker > (= #EJB1(  
class binder_1 {B+|",O5)  
  { _HjS!(lMk  
Func fn; ;W 16Hr Z  
aPicker pk; #l2KJ7AMK  
public : 9\y\{DHd  
|1!RvW:[!  
template < typename T > [TRHcz n  
  struct result_1 |L wn<y  
  { }&!fT\4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -k(bM:  
} ; /r2*le (H  
 $I}7EI  
template < typename T1, typename T2 > `3GYV|LeQ  
  struct result_2 3HCH-?U5  
  { <u`m4w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q0l[1;$#  
} ; F)XO5CBK  
re[v}cB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *7cc4 wGQ  
K FMx(fD  
template < typename T > 0q}k"(9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x:dI:G  
  { : ZehBu  
  return fn(pk(t)); *{TB<^ *  
} |&wwH&<[z  
template < typename T1, typename T2 > {_[\k^98>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t:$^iUrx  
  { Ct@OS227x  
  return fn(pk(t1, t2)); % XvJJ  
} NW?.Ge.!P  
} ; -0P(lkylf  
<+3-(&  
u]`ur#_  
一目了然不是么? QTe>EJ12  
最后实现bind 3IB||oN$T  
ZF@T,i9  
dkUh[yo"H  
template < typename Func, typename aPicker > W[BwHNxyg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K-X@3&X}  
  { Q&\(m[:)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $e#V^dph  
} 5,vw%F-m  
6Z ,GD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0Tp,b (; n  
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。 C] dK/~Z#r  
A4Sb(X|j  
十一. phoenix ~3'}^V\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .^hk^r  
<?h,;]U  
for_each(v.begin(), v.end(), dAba'|Y  
( $-4 Zi  
do_ A*x3O%zH  
[ `bAOhaB,/  
  cout << _1 <<   " , " 25R6>CXsi  
] #]SiS2lM#  
.while_( -- _1), vXI2u;=y  
cout << var( " \n " ) {)K H%  
) "Qci+Qq  
); iCX Ki7  
RvXK?mL4F  
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: :n0czO6 E  
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 JnodDH ?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <&47W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <0sT  
GI. =\s  
B QxU~s  
template < typename Cond, typename Actor > hAi`2GP.  
class do_while <<vT"2Q]  
  { sQl`0|VH  
Cond cd; Yt3 +o<  
Actor act; (6g;FD:"6  
public : ,RXfJh  
template < typename T > =wcqCW,]  
  struct result_1 **KkPjAO?  
  { L;%_r)  
  typedef int result_type; 7%` \E9t  
} ; *h9S\Pv>j  
Q |1-j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1w~@'ZyU  
I%?ia5]H  
template < typename T > wgPkSsuBuC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !8jr $  
  { N.1 @!\z@@  
  do q'9}Hz  
    { 'h*^;3@*  
  act(t); .5AyB9a%&  
  } X}5}M+'~  
  while (cd(t)); L kK# =v  
  return   0 ; ;}W-9=81  
} a9%^Jvm"  
} ; HAca'!p  
UB9n7L(@c  
Ms61FmA4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _(zPA4q8q  
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。 I&Dp~aEM]  
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。 $-#|g  
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。 $C^tZFq  
下面就是产生这个functor的类: oU[>.Igi  
F?y4 L9|e  
e6y,)W"WW2  
template < typename Actor > &:@)ro CR  
class do_while_actor |G(9mnZ1  
  { ba`V`0p-(  
Actor act; ~9Jlb-*I5  
public : }<7S% ?TY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tgpg  
%HWebZ-yY  
template < typename Cond > 4Rv.m* ^B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; drkY~!a  
} ; bw[s<z|LKA  
ZNN^  
u|eV'-R)s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mh7JPbX|  
最后,是那个do_ ]38{du  
E9]\ I> v  
%V;B{?>9zB  
class do_while_invoker jMUN|(=Y  
  { g q|]t<'  
public : H="E#AC%8/  
template < typename Actor > *Y\C5L ]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {wq~+O  
  { 'jr[ ?WQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); !M*$p Qi}  
} XI/LVP,.  
} do_; kaG@T,pH(  
&CcUr#|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s%OPoRE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D.;iz>_}Y  
最后来说说怎么处理break和continue A^3M~  
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。 z7$,m#tw  
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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