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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pK`rm"6G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /%7eo?@,  
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, gyK"#-/_d  
h:;~)={"X  
WA/\x  
BhjXNf9[  
  class filler ^:0?R/A  
  { `3-j%H2R  
public : c2nZd.SD|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >X F@=J p  
} ; LHz{*`22q  
L8fr uwb  
i469<^A  
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: OW>U 5 \q  
b<8h\fR#'  
#E1*1E  
5c#L6 dA)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b} *cw2  
+CkK4<dF  
m3D'7*U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [D)A+  
d2Y5'A0X  
a AuQw  
DF~w20+  
二. 战前分析 NXx}KF c  
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。 /_O-m8+ 4m  
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 TaC)N  
rcK*",>  
}Z6/b _kV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?|33Np)  
  /* --------------------------------------------- */ Z Uh<2F  
vector < int *> vp( 10 ); {1Qwwhov  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S92Dvw?  
/* --------------------------------------------- */ }&j&T9oX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zehF/HBzE  
/* --------------------------------------------- */ m^7pbJ\|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7mN?;X33  
  /* --------------------------------------------- */ )mEF_ &  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uzo}?X#  
/* --------------------------------------------- */ $lqV(s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jmIP c3O0  
QNo}nl /N  
>i~c>+R  
tx@Q/ou`\P  
看了之后,我们可以思考一些问题: pmS=$z;I  
1._1, _2是什么? n'gfB]H[  
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。 ?`r/_EKNv  
2._1 = 1是在做什么? ^vPa{+N  
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。 rLnu\X=h$  
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。 /~yqZD<O  
&jJgAZ!  
q\,H9/.0k  
三. 动工 T:ck/:ZH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5HU>o|.  
2{& " 3dq  
J 4gIkZD  
pUmB h  
template < typename T > yE7pCgXt  
class assignment Np<Aak  
  { ^Z!W3q Q  
T value; I/tzo(r  
public : jsR1jou6  
assignment( const T & v) : value(v) {} \Q6Ip@?  
template < typename T2 > W1OGN4`C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (|x->a  
} ; DW-LkgfA  
,QQ:o'I!  
L.R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u/zC$L3B(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JB-j@  
:$WRV-  
N_ >s2  
#0R;^#F/  
  class holder xv2;h4{<  
  { ;V;4#  
public : ?YS`?Rr  
template < typename T > J kA~Ol  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +bSv-i-  
  { n33SWE(  
  return assignment < T > (t); =nsY[ s<  
} <7p2OPD  
} ; \yy!?UlaI  
1w5nBVC*$V  
Ip4~qGJ  
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: LP\ Qwj{  
T/3UF  
  static holder _1; U*b SM8)L*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e nNn*.*|  
LD NpEX~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OYKV*  
而不用手动写一个函数对象。 ]}B&-Yp  
D(&OyZ~Q+  
j)uIe)wZw  
l}wBthwCc  
四. 问题分析 e7;]+pN]J  
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。 pZR^ HOq  
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。 }'{(rU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |QY+vO7fxj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &M2x`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RBb@@k[v  
saZ ;ixV  
五. 问题1:一致性 Bj2rA.M  
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?| ?{[H+hzz0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wO"Q{oi+  
n`hSn41A  
struct holder H5 -I}z  
  { F-X>| oK>z  
  // & #|vGhA  
  template < typename T > 7#&s G  
T &   operator ()( const T & r) const 4qMHVPJv\  
  { g&[g?L  
  return (T & )r; 9\;EX  
} MG<~{Y84}  
} ; +]{X-R  
Y~CS2%j  
这样的话assignment也必须相应改动: EKt-C_)U  
eDm,8Se  
template < typename Left, typename Right > ]gEfm~YV  
class assignment XyIw5 9  
  { A(uN=r@O  
Left l; <L`R!}  
Right r; OJK/>  
public : +VeLd+Q}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} crT[;w  
template < typename T2 > $ p0s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NUU}8a(K  
} ; 9O)>>1}*S  
e p^0Cd/  
同时,holder的operator=也需要改动: 5x: XXj"  
lC2xl(#!  
template < typename T > OU##A:gI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nYe}d!  
  { "6}+|!"$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >5j/4Ly  
} (-#{qkA  
0TNzVsu7  
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。 p$V+IJtO(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S\,{ qhd  
ff0B*0  
return l(rhs) = r; 3ZVfZf  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;~K($_#H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l>]M^=,&7  
tY#^3ac  
template < typename Tp > xq{4i|d)  
class constant_t +2g3%c0}  
  { zPXd]jIwV  
  const Tp t; :JS} (  
public : *vb)d0}P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @Q^;qMy  
template < typename T > @4|/| !  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v:>P;\]r9M  
  { 8 2qe|XD4p  
  return t; ?{2-,M0  
} `=*svrmS  
} ; -1o1k-8d  
Mc8^{br61  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 83h3C EQ  
下面就可以修改holder的operator=了 v+OVZDf  
jQDxbkIuzE  
template < typename T > Z/x1?{z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9D<HJ(  
  { <uvshZ v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E%e-R6gl  
} Q4x71*vy  
ovohl<o\  
同时也要修改assignment的operator() zM'-2,  
Nh))U  
template < typename T2 > XVfQscZe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hke\W'&  
现在代码看起来就很一致了。 b-Hn=e_  
?/wloLS47  
六. 问题2:链式操作 Dmw,Bi*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c ~ SI"  
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。 g:EU\  
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。 B/71$i   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 m|k,8guG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V;V9_qP,  
:uEp7Y4  
template < typename T > pI`Ke"  
struct result_1 ox6rR  
  { .DQ]q o]OG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ojs\2('u  
} ; L:<'TXsRA  
ke0W?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: D8ly8]H  
.EdV36$n  
template < typename T > _=MWt_A '3  
struct   ref hD*?\bBs0  
  { wB^a1=C  
typedef T & reference; PjHm#a3zg%  
} ; e#('`vGB  
template < typename T > { \ePJG#  
struct   ref < T &> 4Bn+L,}.  
  { ?]z ._I`E  
typedef T & reference; 9 2EMDKJ  
} ; -&? -  
/p>[$`Aq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `FwAlYJK  
iH>djGhTh  
template < typename T > U*@_T3N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7d)aDc*TjW  
  { *l//r V?l  
  return l(t) = r(t); k-U/x"Pl  
} &u8c!;y$b  
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。 3Z0\I\E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ba6xkEd  
>MT)=4 9q  
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 g6V*wjC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <G >PPf}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N[-)c,O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m%&B4E#3T  
最后的布局是: 8'_Y=7b0Nw  
                Add ^Ram8fW  
              /   \ w(D9'  
            Divide   5 {@A2jk\  
            /   \ Oq5k4  
          _1     3 5 %Gf?LyO  
似乎一切都解决了?不。 v,0DGR~  
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。 wLbngO=VG  
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。 =Ug_1w  
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: .p`'^$X^  
q4{tH  
template < typename Right > Fn,|J[sC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GLyh1qNX  
Right & rt) const ]_?y[@ZP  
  { >y[S?M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jq)|Uq'6  
} bed+Ur&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t3G'x1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \4k*Zk  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *$VurqLn  
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。 LnGSYrx1  
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。 7W"menw  
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? w3>|mDA}I  
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: vvxj{fxb)  
4(82dmKO  
template < class Action > ny={V*m  
class picker : public Action R 28*  
  { Mk[`HEO  
public : YqgW8 EM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k6BgY|0gC  
  // all the operator overloaded R`q!~8u  
} ; Oe`t!&v  
<Tf;p8#  
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。 z7C1&bGe  
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: =*jcO119L  
x3 |'jmg  
template < typename Right > DlI5} Jh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mI#; pO2  
  { ]6 wi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !`lqWO_/ :  
} ;kBies>V  
`@7tWX0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 03@| dN  
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;Om9  
Z > =Y  
template < typename T >   struct picker_maker ,6"n5Ks}  
  { 98^6{p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "'Uk0>d=_I  
} ; B:cOcd?p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fx:KH:q3  
  { (N4(r<o;  
typedef picker < T > result; 'OCo1|iK~  
} ; ->=++  
J-F_XKqH  
下面总的结构就有了: )AXH^&  
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。 zi .,?Q  
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。 \DK*> k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &,]+>  
至此链式操作完美实现。 D|9fHMg %  
vWs c{9  
(}1f]$V  
七. 问题3 VAGMI+ -  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VY@hhr1s~  
T0%TeFY  
template < typename T1, typename T2 > J|S^K kC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mcr#Ze  
  { bK9~C" k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E2'e}RQ  
} 30+l0\1  
mX@* 2I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9PK-r;2  
+ t4m\/y  
template < typename T1, typename T2 > DAHf&/J K  
struct result_2 v qMk)htIz  
  { 9dtGqXX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :iB%JY Ad  
} ; k^c=y<I  
es+_]:7B9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? B@inH]wq  
这个差事就留给了holder自己。 wS*CcIwj  
    cu!bg+,zl  
9Pk3}f)a  
template < int Order > Ks2%F&\cE  
class holder; %C0O?q  
template <> pm@Z[g  
class holder < 1 > x*8f3^ wE  
  { E(kpK5h{  
public : SoU'r]k1x  
template < typename T > Pl& `&N;  
  struct result_1 yVQz<tX|  
  { Y zW7;U S  
  typedef T & result; "UGj4^1f  
} ; =^y{@[p`(  
template < typename T1, typename T2 > Z !25xqNCd  
  struct result_2 p6*a1^lU6  
  { U9.=Ik  
  typedef T1 & result; &d3'{~:  
} ; kjC{Zr  
template < typename T > XW_xNkpL5c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8t: &#h  
  { 0$Y 9>)O  
  return (T & )r; (L:Fb  
} afiK!0col2  
template < typename T1, typename T2 > vLFaZ^(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >ydb?  
  { [=ak>>8  
  return (T1 & )r1; [2 w <F[  
} i~B@(,  
} ; w+q;dc8  
agm5D/H]:  
template <> ZHD0u)ri=J  
class holder < 2 >  Am%a4{b  
  { U"y'Kd  
public : _7.GzQJ  
template < typename T > |;u%JW$4  
  struct result_1 DT"Zq  
  { >l< ~Z;  
  typedef T & result; ElR&scXi__  
} ; +<WRB\W  
template < typename T1, typename T2 > W;oU +z^t$  
  struct result_2 n vpPmc  
  { Jv^cOc  
  typedef T2 & result; G q:4rG|  
} ; T ~~[a|bLa  
template < typename T > z5&%T}$tJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tZu*Asx7  
  { `Ivw`}L  
  return (T & )r; v7<S F  
} Prb_/B Dd  
template < typename T1, typename T2 > t#pqXY/;D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hl2f`GZ   
  { *- IlF]  
  return (T2 & )r2; RJ}yf|d-C  
} !E {GcK  
} ; |Iok(0V  
{I9 N6BQ&  
7hF,gl5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t>6x)2,TC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yg-FJ/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g\\1C2jG  
' MS!ss=r  
return l(i, j) = r(i, j); 3Da,] w<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s 9|a2/{  
@Tfwh/UN  
  return ( int & )i; | 2.e0Z]k  
  return ( int & )j; j`|^s}8t  
最后执行i = j; Ld}(*-1i  
可见,参数被正确的选择了。 Fi?Q 4b  
N?=qEX|R  
?dKa;0\  
uO_,n  
FJd8s*  
八. 中期总结 A |taP$ %  
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: {GQ Aa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8>VI$   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )`s;~_ZZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uH ny ]  
!M]%8NTt2  
:,%J6Zh?  
pqH( Tbjq  
(o*e<y,}W  
vTMP&a'5L  
九. 简化 fzRyG-cEpj  
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。 BbXU| QtY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AFINm%\/0  
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: ~X~xE]1o|U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iz9\D*or  
  +-*/&|^等 }c35FM,  
2. 返回引用。 _z<Y#mik  
  =,各种复合赋值等 cVB|sYdf  
3. 返回固定类型。 YHO;IQ5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) + U+aWk  
4. 原样返回。 j(Fa=pi  
  operator, L_Y9+ e  
5. 返回解引用的类型。 )RA\kZ"  
  operator*(单目) O>SuZ>g+7  
6. 返回地址。 i?a,^UM5n[  
  operator&(单目) CQBT::  
7. 下表访问返回类型。 oN[Fza>  
  operator[] tKG;k"wk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "GwWu-GS  
  operator<<和operator>> b(|%Gbg@c  
7wiK.99  
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。 =`]|/<=9'U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Evr2|4|O~  
to!mz\F  
template < typename Left > e0v9uQ%F5  
struct value_return dysX  
  { DOF?(:8Y  
template < typename T > %z-dM` i  
  struct result_1 f[JI/H>  
  { d s|8lz,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MtZt8s  
} ; i!SW?\  
4Q$j]U&b  
template < typename T1, typename T2 > ?JXBWB4  
  struct result_2 VD9 q5tt7  
  { vx\nr8'k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y3={NB+  
} ; `d}W;&c  
} ; I"8d5a}  
6P%<[Z  
Y]+e  Df  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0NL :z1N-h  
>vD['XN,  
下面我们来剥离functor中的operator() E6'8Zb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3AdP^B<  
x1 ;rb8  
return l(t) op r(t) &5kZ{,-eM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @9_nwf~X4  
return op l(t) q4sl=`L5Sp  
return op l(t1, t2) lSn5=^]q  
return l(t) op ~a'nHy1  
return l(t1, t2) op lq>*x=<  
return l(t)[r(t)] e Z@Gu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9nng}em>.  
2j8Cv:{Nn%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: sTKab :  
单目: return f(l(t), r(t)); ELN|;^-/|Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^H5w41  
双目: return f(l(t)); V.K70)]  
return f(l(t1, t2)); ?-pxte8  
下面就是f的实现,以operator/为例 P<>[e9|  
%'{V%IXQ  
struct meta_divide -!XrwQyk  
  { W;fH&r)d@  
template < typename T1, typename T2 > u{g]gA8s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :FoO Q[Q  
  { <WM -@J(1  
  return t1 / t2; ltNuLZ  
} DapQ}2'_  
} ; I`/]@BdgY  
dzgs%qtK  
这个工作可以让宏来做: PzIy">plm  
R&NpdW N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4|zd84g  
template < typename T1, typename T2 > \ f zLANya  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m5e\rMN~>\  
以后可以直接用 - ,R0IGS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nHI(V-E2:H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `[X6#` <  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f|X[gL,B  
S8*^ss>?^R  
5+y@ ]5&g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *w=z~Jq^R"  
/t$rX3A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > utq.r_  
class unary_op : public Rettype VKT@2HjNT`  
  { V)2"l"Kt  
    Left l; +7Sf8tg\  
public : &\&'L|0F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GMEw  
`ifb<T  
template < typename T > :_MP'0QP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l!\1,J:}Z  
      { IKvd!,0xf  
      return FuncType::execute(l(t)); k |^vCZ<(x  
    } =8O}t+U  
zXQVUhL6  
    template < typename T1, typename T2 > 3|q2rA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 86/.8  
      { ''_,S,.a20  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1pWk9Xuh  
    } t G]N*%@  
} ; W7%p^;ZQ$  
zs4>/9O  
$X`bm*  
同样还可以申明一个binary_op Mg#`t$ u  
U%Dit  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {*sGhGwr  
class binary_op : public Rettype 0xN!DvCg>.  
  { w-J"zC  
    Left l; <H<!ht%q3  
Right r; \.5F](:  
public : :]EP@.(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =\M)6"}y}  
}bZ 8-v  
template < typename T > {":c@I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +IvNyj|  
      { OSU{8.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V:(y*tFA  
    } OO-_?8I}  
&xgZF Sq  
    template < typename T1, typename T2 > F@g17aa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $6W3EOl  
      {  dFzYOG1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T&]Na  
    } TS1pR"6l  
} ; S3ErH,XB.  
`a-Bji?  
%z30=?VL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P%iP:16  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :*=Ns[Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iM8sX B  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^#2xQ5h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Umij!=GPG^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nZ~kZ |VS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 </,.K`''W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g- XKP  
下面是修改过的unary_op N5yJ'i~,M  
>A<Df  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #kj~G]QA  
class unary_op ]Z=Ij gr$  
  { (/-lV&eR  
Left l; v3 -5"q!Sq  
  &i)helXs]  
public : -=5EbNPwG  
TM)u?t+[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X2LV&oi  
>$Fp}?xX  
template < typename T > UnP|]]o:I  
  struct result_1 uN8/Q2   
  { { E^U6@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zgy7!AF!  
} ; 3\1#eK'TK.  
h 5Hr[E1  
template < typename T1, typename T2 > hv3;irK]&  
  struct result_2 <Kg2$lu(_`  
  { ><cU7 ja[^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >G&^?5  
} ; hzq5![/sV  
3EI]bmi~  
template < typename T1, typename T2 > S.1( 3j*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const },&h[\N{6  
  { 9976H\{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .8K6C]gw  
} =x1Wii$`  
#,TELzUVE  
template < typename T > -;vT<G3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /p,{?~0mj  
  { ,%kmXh  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0t+])>  
} 7|Xe&o<n  
g>_OuQ|c  
} ; {tc57jsr  
|U EC  
fCg@FHS&^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <*_o0;h|  
好啦,现在才真正完美了。 g>yry}>04%  
现在在picker里面就可以这么添加了: V:OiW"/  
@7%.7LK  
template < typename Right > "H$@b`)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \ADLMj`F|  
  { F{\=PCZ>7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @y5=J`@=  
} 0yaMe@&,  
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。 Kr]z]4.d@  
eVx~n(m!}  
+j.qZ8  
Z%OW5]q  
x9&p!&*&IT  
十. bind W+\?~L.  
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。 @D]lgq[  
先来分析一下一段例子 #|?8~c;RWG  
j;+["mi  
T pD;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BPewc9RxV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [S0mY["  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [~)x<=H8{  
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。 vY_eDJ~'  
我们来写个简单的。 -?z\5 z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #q;z8 @  
对于函数对象类的版本: VE$t%QT  
+`Pmq} ey  
template < typename Func > W-m"@<Z  
struct functor_trait )NIv  "Q  
  { iD714+N(  
typedef typename Func::result_type result_type; ]-bQNYKX  
} ; (;ADW+.`J  
对于无参数函数的版本: {OP~8e"  
'yr{^Pek  
template < typename Ret > ~b6GrY"vB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |'$ l7  
  { ?oKL &I@  
typedef Ret result_type; R5kH0{zM  
} ; 2M&$Wuu.q  
对于单参数函数的版本: 95L yYg  
\0&SI1Yp  
template < typename Ret, typename V1 > vBoO'l9'M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9yL6W'B!  
  { `ET& VV  
typedef Ret result_type; oM-[B h]A  
} ; Sc_5FX\Yx  
对于双参数函数的版本: *|KVN&#  
9.s,:?5e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~},W8\C>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F 7LiG9H6`  
  { I_>`hTiR  
typedef Ret result_type; v2>Z^  
} ; #&BS ?@  
等等。。。 2Wl{Br.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FM\[].  
X~L!e}Rz  
template < typename Func > ~OCZz$qA  
struct func_return ;==j|/ERe  
  { JD lBVZ!  
template < typename T > ) rpq+~b  
  struct result_1 3{RL \gh$"  
  { `eD1|Go9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T8Na]V5  
} ; K<RqBecB  
tvpN/p  
template < typename T1, typename T2 > x7$ax79ly  
  struct result_2 [.&[<!,.  
  { $.8 H>c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C:j]43`  
} ; Yt{&rPv,  
} ; 6t m \L  
O{ q&]~,  
^P$7A]!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FYl3c   
$[z<oN_Q  
template < typename Func, typename aPicker > Yqj+hC6>,  
class binder_1 B9#;-QO  
  { ~kb{K;  
Func fn; PeNF+5s/K  
aPicker pk; _ECB^s_  
public : R=$Ls6z  
Qxq-Mpx{  
template < typename T > h<NRE0-  
  struct result_1 8 Z8Y[p  
  { ;?~ 9hN!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '[ 0YIn  
} ; MLS;SCl  
u)~s4tP4  
template < typename T1, typename T2 > ab4LTF|  
  struct result_2 !y*oF{RZ  
  { U^?= 0+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J?D\$u:  
} ; 1;&T^Gdj  
nk/vGa4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D=&K&6rr  
?,XC =}  
template < typename T > ;_tO+xL&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gru ALx7  
  { c;!9\1sr  
  return fn(pk(t)); 3.),bm  
} '9q6aM/&  
template < typename T1, typename T2 > [cpNiw4e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L|\Diap  
  { +)gB9DoK  
  return fn(pk(t1, t2)); O-!,Jm   
}  `{}@@]  
} ; &J(!8y*QyE  
v3-?CQb(  
I%xn,u  
一目了然不是么? Xw^X&Pp  
最后实现bind "&-C$J5 Id  
uvv.WbZ  
,Rz }=j  
template < typename Func, typename aPicker > o;QZe&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SdI1}&  
  { P4 6,o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~ 5"J(  
} [h HG .  
jVYH;B%%z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w+_Wc~f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7#pZa.B)k  
}4h0bI  
十一. phoenix ym%o}( v-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d~`-AC+  
W4vBf^eC  
for_each(v.begin(), v.end(), RIjM(P  
( D]u=PqHk2  
do_ *P xf#X  
[ #T"64%dX  
  cout << _1 <<   " , " QJSr:dP4dG  
] (\vXA4Oa,  
.while_( -- _1), . r `[  
cout << var( " \n " ) , N 344y  
) :e2X/tl#  
); v}P!HczmMP  
v<&v]!nF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5f_7&NxT  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fU ={a2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IG|\:Xz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )U5u" ]9~  
v{koKQ'Y()  
C Z tiWZ  
template < typename Cond, typename Actor > M/B/b<['  
class do_while 5i9Ub |!P  
  { w-FHhf  
Cond cd; ]^ 'ZiyJX  
Actor act; Q52 bh'cuU  
public : kzi|$Gs<  
template < typename T > zlkWU  
  struct result_1 -u~eZ?(!Ye  
  { /qXzOd  
  typedef int result_type; z2~87fv+  
} ; bNs[O22  
e5OVq ,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6b#~;  
s<VJ`Ur  
template < typename T > jL_5]pzJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a8QfkOe  
  { G_(ct5:_"!  
  do @C_ =*  
    { 2sun=3qb  
  act(t); NCDxcz;Gb  
  } ^c'f<<z|7r  
  while (cd(t)); $W,zO|-  
  return   0 ; wY`#$)O0*  
} ZIW7_Y>_  
} ; K~@`o-Z[  
"dq>) JF\  
[q"NU&SX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4(|yD;  
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。 0BDS_Rx  
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。 w4A#>;Qu*  
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。 rKIRNc#d  
下面就是产生这个functor的类: 24X=5Aj  
XtzOFx/  
{u4i*udG`)  
template < typename Actor > `^%@b SE(  
class do_while_actor Tk](eQsy.v  
  { PUKVn+h  
Actor act; A:)sg!Lt  
public : ]bu9-X&T&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BA*&N>a  
;qb Dbg  
template < typename Cond > y/\ZAtnLo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;sQ2 0 B'  
} ; f1\7vEE,  
Xi+n`T'i  
+wAp,Xr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vv* |F  
最后,是那个do_ l7~Pa0qD  
|0]YA  
U!NI_uk  
class do_while_invoker GGM5m|4  
  { ==`Pb  
public : Wl TpX`  
template < typename Actor > WG\Q5k4Ba  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OPLl*bnf  
  { f}blB?e  
  return do_while_actor < Actor > (act); wt\m+!u`  
} tNB%eb{  
} do_; Y{j7Q4{  
23k)X"5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]_\AHnJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q|Fjm]AF  
最后来说说怎么处理break和continue C (U  
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。 `GS cRhbh  
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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