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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OTj,O77k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6B0# 4Qrv  
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, Gav"C{G  
H$!+A  
Z7fg 25  
U@'F%nHw  
  class filler owvS/"@  
  { fAGctRGH  
public : yub{8f;v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v5_7r%Hiw  
} ; "+)K |9T#  
OO nX`  
CK0l9#g  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3X;{vO\a1  
8'A72*dhX  
>H>gH2qp  
[$pmPr2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j(iuz^I  
<:&de8bT  
>{C\H.N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t6+YXjXK  
B:< ]Hl$  
5,1{Tv`  
U&UKUACn"  
二. 战前分析 44\cI]!{  
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。 kZLMtj-   
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 4U=75!>  
zvY+R\,in  
MuwQZ]u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ha%F"V*  
  /* --------------------------------------------- */ 2?W7I/F  
vector < int *> vp( 10 ); .Pe9_ZH$W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZtK\HDdp  
/* --------------------------------------------- */ PY`L$e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1svi8wh  
/* --------------------------------------------- */ 9xFO]Y"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \=;uu_v$  
  /* --------------------------------------------- */ Ye5jB2Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w\Mnu}<e$  
/* --------------------------------------------- */ ;#1Iiuh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WkP +r9rT  
DIaYo4  
\}5p0.=  
d,0 }VaY=D  
看了之后,我们可以思考一些问题: a^t?vv  
1._1, _2是什么? H6K`\8/SeN  
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。 )}MHx`KT2  
2._1 = 1是在做什么? s =Umj'1k  
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。 ?<U{{ C  
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。 =Q<L eh=G  
Md,pDWb  
v .=/Y(J  
三. 动工 h1[WhBL-O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QJn`WSw$_-  
DWU`\9xA*  
ff e1lw%  
j}:~5|.  
template < typename T > :K':P5i  
class assignment =8Ehrlq  
  { D)Q)NI  
T value;  fvEAIs  
public : kL>d"w  
assignment( const T & v) : value(v) {} @F~LW6K  
template < typename T2 > x;LzG t:w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?+0GfIV  
} ; J~#$J&iKh  
>?lOE -}^  
52d^K0STC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C [uOReo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ka"337H  
~rD={&0  
2HD]?:Fk7  
WG7k(Sp ]  
  class holder nV*y`.+  
  { +nL+ N  
public : D)@XoM(  
template < typename T > 9H0H u]zM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $HJTj29/  
  { (=4W -z7  
  return assignment < T > (t); ytz SAbj  
} e:w &(is  
} ; F_;DN: {  
C&~1M}I  
=1p8 i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ::5E8919  
!#2=\LUC  
  static holder _1; %JZZ%xc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L<V3KS2y  
;CHi\+` 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~utJB 'gr  
而不用手动写一个函数对象。 ziE*'p  
tV;`fV   
Y&HK1>M_  
Bux [6O %  
四. 问题分析 Hr<o!e{Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S6d`ioi-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7nU6k%_%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R\|lt)h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SOZPZUUEJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %dST6$Z  
& fC!(Oy  
五. 问题1:一致性 ao" %WX  
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?| Sh6JF574T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :1ecx$  
:}:3i9e*2  
struct holder @|}BXQNd  
  { +|iYg/2  
  // Q/ms]Du  
  template < typename T > N6OMY P1  
T &   operator ()( const T & r) const /93l74.w  
  { /u%h8!"R  
  return (T & )r; (-77[+2  
} Ny- [9S-<  
} ; YevyN\,}V!  
Yap?^&GV  
这样的话assignment也必须相应改动: G!N{NCq  
I){\0vb@  
template < typename Left, typename Right > A - YBQPE  
class assignment JA)?p{j  
  { tR0pH8?e"  
Left l; V r(J+1@  
Right r; `:m!~  
public : '_\;jFAM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $''?HjB}T  
template < typename T2 > \c v?^AI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {`=0 |oP}  
} ; K,'*Dz  
|BT MJ:B  
同时,holder的operator=也需要改动: vbx6I>\Y  
IQ< MyB(  
template < typename T > 1n5(S<T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @`opDu!  
  { :2 >hoAJJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TGXa,A{  
} B vo5-P6XY  
g]c[O*NTL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |Xi%   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u 's`*T@.  
3A:q7#m  
return l(rhs) = r; Wz4&7KYY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zya5Jb:Sg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \Ng\B.IQ  
3f " %G\  
template < typename Tp > vK7\JZ>  
class constant_t UJfT!==U  
  { >d"3<S ; b  
  const Tp t; n\Fp[9+Z\  
public : 7!,YNy%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Aa0b6?Jm  
template < typename T > RIu~ @  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hz;|NW{u  
  { Z/x*Y#0@n  
  return t; E:zF/$tG  
} p.}Ls)I  
} ; ]<(]u#g_d  
Y2B &go  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _lzyMEdr  
下面就可以修改holder的operator=了 \^(0B8|w  
9a\nszwa  
template < typename T > JO=[YoTr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;6@r-r  
  { 2?m.45`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ~ ~uAc_  
} 8l}1c=A}Vi  
y@2epY?{  
同时也要修改assignment的operator() H>9CW<8  
alh >"9~!  
template < typename T2 > `Y-|H;z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $aHAv/&(5  
现在代码看起来就很一致了。 -<jL~][S  
Fhv/[j^X  
六. 问题2:链式操作 g  %K>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 } VJfJ/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vZ/6\Cz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }X GEX:1K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3nT Z)L }  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lis/`B\x  
*  tCS  
template < typename T > m)V/L]4  
struct result_1 f\'{3I29  
  { !O\;Nua  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N#lDW~e'  
} ; 'r(1Nj  
e%8|<g+n6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [I4ege>  
??TMSH  
template < typename T > ^c~)/F/cF  
struct   ref LjL[V'JL  
  { %WqNiF0-  
typedef T & reference; {`2R,Jb%S  
} ; E?(xb B  
template < typename T > H|cNH=  
struct   ref < T &> 85 EQ5yY  
  { ,-x!$VqS  
typedef T & reference; OD' ]:  
} ; 1B),A~Ip  
tXJU vish  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y_xnai  
aP'"G^F   
template < typename T > 0]D0{6x8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8|E'>+ D_-  
  { n wI!O  
  return l(t) = r(t); ih?^t(i  
} *'Z 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。 >~`C-K#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^(viM?*  
M#|dIbns H  
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 _gKe%J&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .]aF 1}AI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Hw#d_P:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sq:0w  
最后的布局是: XZw6Xtn  
                Add P0 `Mdk371  
              /   \ Y(.OF Q  
            Divide   5 6<K6Y5<6  
            /   \ 4v[~r1!V  
          _1     3 g$. \  
似乎一切都解决了?不。 ;n|^1S<[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~4q5 k5.,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =] 3tUD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: bc , p }  
D&HV6#  
template < typename Right > FI"`DMb}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s1?[7yC  
Right & rt) const p4p@^@<>X  
  { vkLC-Mzm<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mS k5u7  
} lO2[JP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,lCgQ0}<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 xkOpa,=FI  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 y4+ ;z2' >  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 RpLE 02U  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Lg"C]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e.c3nKXZ q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: KR7@[  
K'#E3={tt  
template < class Action >  +H$!a  
class picker : public Action =IAsH85Q  
  { \QU^>2 3  
public : Xl74@wq   
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ts~L:3oaQ  
  // all the operator overloaded 9'hv%A:\3  
} ; };'\~g,1  
%LYnxo7#C  
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。 xq"Jy=4Q*  
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: #97h6m?  
u.rY#cS,-R  
template < typename Right > wf1lyS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |p$spQ  
  { ePIiF_X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _=|vgc  
} 4Vq%N  
\@&_>us  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6"dD2WV/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 klUQkz |<a  
eW|^tH  
template < typename T >   struct picker_maker O{ /q-~_  
  { JI vo_7{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F[ewn/]n  
} ; NWxUn.Gy9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FZ8b7nJ)4m  
  { Y2'cs~~$Ce  
typedef picker < T > result; ]~Y<o  
} ; y!]CJigpZ  
ExRe:^yU\  
下面总的结构就有了: ?k(\ApVHj  
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。 epgPT'^  
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。 sUPz/Z.h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @?"h !fyu  
至此链式操作完美实现。 -(K9s!C!.  
~)(\6^&=|  
QNDHOo>v  
七. 问题3 Hr$QLtr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {&Q9"C  
<id}<H  
template < typename T1, typename T2 > 1{P'7IEj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LY-2sa#B$-  
  { GRY2?'`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fU!<HD h  
} 9uWY@zu  
/> 4"~q)  
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: vB+ '  
Zdn~`Q{  
template < typename T1, typename T2 > "1, pHR-+R  
struct result_2 |g *XK6  
  { ;qBu4'C)T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4 {9B9={  
} ; awz;z?~  
.H,xle  
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? bu51$s?B  
这个差事就留给了holder自己。 V\6]n2  
    $v Z$'(  
m>SErxU(z  
template < int Order > IIyI=Wl pG  
class holder; &?h,7 D;A  
template <> a@R]X5[O  
class holder < 1 > xZV1k~C  
  { VU@9@%TN  
public : P\_`   
template < typename T > t:fFU1x  
  struct result_1 Q?X>E3=U  
  { + T8B:  
  typedef T & result; _/O25% l  
} ;  wd)jl%  
template < typename T1, typename T2 > R"K#7{p9  
  struct result_2 o;?/HE%,[  
  { 85GKymz$P  
  typedef T1 & result; (64yg  
} ; r7',3V  
template < typename T > p ]d] QMu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <ZB1Vi9}8  
  { -I=l8m6L  
  return (T & )r; !>1@HH?I\/  
} <qGu7y"  
template < typename T1, typename T2 > y{N-+10z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q&d~ \{J  
  { 6&/T@LQYrh  
  return (T1 & )r1; nMJ#<'v^!2  
} P+$:(I  
} ; o*J3C>  
l<);s  
template <> A,4fEmWM  
class holder < 2 > ){UcS/GI=  
  { RSo& (Uv  
public : 9:M` j  
template < typename T > ^_m9KA  
  struct result_1 YY!Rz[/  
  { ]KmO$4  
  typedef T & result; "&3h2(#%  
} ; ~ yX2\i"  
template < typename T1, typename T2 > KGg3 !jY  
  struct result_2 e;(0(rI  
  { 6 :~v4W!k  
  typedef T2 & result; )P+7PhE{J  
} ; !50[z:  
template < typename T > & \f{E\A#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $*?,#ta  
  { ,{mCf ^  
  return (T & )r; ?Ec7" hK  
} f`Fi#EKT  
template < typename T1, typename T2 > zE_i*c"`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D gaMO,  
  { ,I,\ml  
  return (T2 & )r2; $ , u+4h  
} X*\ J_  
} ; #{\%rWnCm  
JeE ;V![  
6AhM=C  
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> >。  E@b(1@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )KAEt.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rh^mJU h  
r3PT1'P?L  
return l(i, j) = r(i, j); cMOyo<F#^=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LSRk7'0  
o !U 6?  
  return ( int & )i; 7"C$pm6  
  return ( int & )j; j}C}:\-fY  
最后执行i = j; Ct>GYk$  
可见,参数被正确的选择了。 UNBH  
HZ:6zH   
g?ULWeZg5  
_D+J!f^  
X93!bB  
八. 中期总结 d}4Y(   
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: ZEx}$<)_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ll4g[8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5bg s*.s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - RU=z!{  
ruld B,n  
S@/IQR  
a5 TioQ  
~5oPpTAe  
NN?`"Fww  
九. 简化 gp\<p-}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .~7FyLl$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?)ONf#4Y  
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: :Cj OPl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (R("H/6xs  
  +-*/&|^等 53n^3M,qK  
2. 返回引用。 U3dwI:cG  
  =,各种复合赋值等 K>@+m  
3. 返回固定类型。 AnX%[W "  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e(<st r>  
4. 原样返回。 [wzb<"kW  
  operator, s|y "WDyx5  
5. 返回解引用的类型。 ZG&>:Si;  
  operator*(单目) 71t* %  
6. 返回地址。 lp^<3o*1  
  operator&(单目) Ev}C<zk*  
7. 下表访问返回类型。 TJR:vr  
  operator[] fNW"+ <W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (O(}p~s  
  operator<<和operator>> jr:7?8cH0L  
SR |`!  
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。 '?p<lu^^B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JAem0jPC8  
yL-YzF2  
template < typename Left > G\+L~t  
struct value_return |M, iM]  
  { QvKh,rBFVG  
template < typename T > 7V!*NBsl  
  struct result_1 VL` z[|e @  
  { ia+oX~W!VR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HK0! P*  
} ; Su/6Q$0 t  
SSWP~ t  
template < typename T1, typename T2 > :x4|X8>  
  struct result_2 wMg0>  
  { 8b;1F Q'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f@|A[>"V  
} ; J`].:IOh  
} ; oUQ,61H  
^Xq 6:  
%UERc{~o*,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e9U9Uu[  
heC/\@B  
下面我们来剥离functor中的operator() $m-2Hh qZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (Hb:?(  
4i(JZN?  
return l(t) op r(t) UKT%13CO4U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aGtf z)  
return op l(t) 3@$,s~+ 3  
return op l(t1, t2)  VoWNW  
return l(t) op jk[1{I/  
return l(t1, t2) op Zy?Hi`  
return l(t)[r(t)] l:,'j@%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?!d&E ?9\  
E^/t$M|H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'O_3)x5  
单目: return f(l(t), r(t)); gf &Pn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pUQ/03dp  
双目: return f(l(t)); E%,^Yvh/  
return f(l(t1, t2)); FE (ev 9@  
下面就是f的实现,以operator/为例 "AsKlKz{B  
# Oc] @  
struct meta_divide j2StXq3  
  { keX,d#  
template < typename T1, typename T2 > 2j}\3Pi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OuID%p"O  
  { ogHCt{'  
  return t1 / t2; fPR1f~r  
} `tA" }1;ka  
} ; #mCL) [  
~5%W:qwQ  
这个工作可以让宏来做: xqG[~)~  
*U,@q4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :*Z4yx  
template < typename T1, typename T2 > \ 4gz H8sF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %\dz m-d(C  
以后可以直接用 <66X Xh.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7e|s wJ>4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0zlb0[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |@ s,XS  
C.Kh [V\Ut  
BW}U%B^.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qG?Qc (  
-w}]fb2Q>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C'.L20qW  
class unary_op : public Rettype Bn#?zI  
  { * K D I}B>  
    Left l; Oj3.q#)`Z  
public : {GK;63`1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j<V Fn~*_  
v1+3}5b'uF  
template < typename T > mD$A4Y-'p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >~[c|ffyo/  
      { H8Bs<2  
      return FuncType::execute(l(t)); `>f6) C-  
    } @"Fme-~  
j,lT>/  
    template < typename T1, typename T2 > S1Wj8P-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *`ua'"="k  
      { n 22zq6m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &_dt>.  
    } {JZZZY!n2  
} ; Tc>   
A+ZK4]xb  
la0BiLzb]  
同样还可以申明一个binary_op ([T>.s  
"d#Y}@*~o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lT(WD}OS  
class binary_op : public Rettype V@e?#iz  
  { u~7hWiY<2  
    Left l; H]{v;;'~  
Right r; B(LWdap~  
public : y&q*maa[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fq~yL!#!  
EUD~CZhS"k  
template < typename T > , pDnRRJ!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3G,Oba[$<  
      { [YF>:ydk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nBjqTud  
    } [R(`W#W  
Y!~49<;  
    template < typename T1, typename T2 > +7D|4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0=@?ob7  
      { bv]`!g: C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LSa,1{  
    } p4.wh|n  
} ; X@ +{5%  
n7B7m,@1  
$2oTkOA   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "bFTk/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u)X=Qm)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r?+%?$  
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。 H*RC@O_hv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0%9 q8 M;  
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。。。 zT =Ho   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j"ThEx0  
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) lGPUIoUo  
下面是修改过的unary_op Bn=by{i  
f2Klt6"9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mXRB7k  
class unary_op B:b5UD  
  { ZXqSH${Tp  
Left l; B8.Pn  
  ] bM)t<  
public : 6}gls}[0{e  
KyVQh8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ocqU=^ta  
g`{;(/M+  
template < typename T > wKtl+}}  
  struct result_1 kw >v:F<M  
  { W]"zctE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tzt8h\Q^z  
} ; )M,Of Xa  
c(3~0Yr  
template < typename T1, typename T2 > &oP +$;Y  
  struct result_2 3EV;LH L  
  { 'DY`jVwa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CY 4gSe?  
} ; R@58*c:U(  
y6ECdVF  
template < typename T1, typename T2 > 7,U=Qe;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const prC;L*~8  
  { 0[R L>;D:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ye"o6_U "  
} oibsh(J3  
oI0M%/aM  
template < typename T > [>+4^&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s`M9    
  { (|[2J3ZET  
  return OpClass::execute(lt(t)); @oNH@a j%  
} *?5*m+  
;X8yFq  
} ; EY^1Y3D w0  
bx#>BK!  
F|d\k Q  
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 +DW~BS3  
好啦,现在才真正完美了。 3B1XZm  
现在在picker里面就可以这么添加了: #ZJ _T`l  
h%o%fH&F!  
template < typename Right > gy,ht3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fu SL}P  
  { K#%&0D!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sd,J3  
} $h2){*5E{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mPOGidxix  
K{x\4  
~xA-V4.  
o9|nJ;  
X^T:8npxt  
十. bind q$ZHd  
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。 G3+.H  
先来分析一下一段例子 "9m2/D`=  
^WHE$4U`  
o>).Cj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @E;=*9ek{u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4iqoR$3Fc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HTVuStM8  
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。 *i\Qo  
我们来写个简单的。 D N'3QQn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: na#CpS;pc  
对于函数对象类的版本: E=jNi  
8qY79)vD4E  
template < typename Func > TlXI|3Ip  
struct functor_trait x^HGVWw_  
  { SFB~ ->db  
typedef typename Func::result_type result_type; hU(umL<  
} ; :V1W/c  
对于无参数函数的版本: MC?,UDNd%  
"w^!/  
template < typename Ret > #D<C )Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bP8Sj16q  
  { O;z,qo X  
typedef Ret result_type; ~rlB'8j(  
} ; aK&b{d  
对于单参数函数的版本:  W,4QzcQR  
'= _/1F*q  
template < typename Ret, typename V1 > NiWa7/Hr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NMW#AZVd  
  { kjW+QT?T&  
typedef Ret result_type; DQNnNsP:M-  
} ; ?HTj mIb  
对于双参数函数的版本: SHvq.lYJ  
Wl;.%.]>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0@ yXi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u6M.'  
  { g$7{-OpB  
typedef Ret result_type; c]$i\i#  
} ; qHsUP;7  
等等。。。 FYOD Upn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy , `wXg  
pM^9c7@!:  
template < typename Func > Y&[1`:-~-  
struct func_return 3 ;)>Fs;  
  { :}yi -/_8!  
template < typename T > |M>eEE*F<  
  struct result_1 6BY-^"W5`  
  { !(mjyr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K\>tA)IPSV  
} ; kd=GCO  
XUM!Qv  
template < typename T1, typename T2 > VcAue!MN  
  struct result_2 G %N $C  
  { stG~AC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k ]W[`  
} ; GT~)nC9f  
} ; ZtV9&rd7  
;lq;X{/  
,/YF-L$(t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BS /G("oZ[  
^g*pGrl#  
template < typename Func, typename aPicker > 4oK?-|=?  
class binder_1 <DMl<KZ  
  { vh"R'o  
Func fn; *Nw&_<\9Q  
aPicker pk; /+8JCp   
public : $iI]MV%=  
Q Btnx[  
template < typename T > #%`|~%`{:  
  struct result_1 9)0D~oUi  
  { v$~QU{ &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?;KKw*  
} ; lwHzj&/ ~  
+)kb(  
template < typename T1, typename T2 > UUSq$~Ct  
  struct result_2 _6O\W%it  
  { bnm P{Ps  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D Gr> 2  
} ; BsBK@+ZyI  
{xwm^p(f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2uG0/7  
l-K9LTd  
template < typename T > $>*3/H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2GFLnz  
  { pM x  
  return fn(pk(t)); =2[7 E  
} EzDk}uKY0R  
template < typename T1, typename T2 > r9X?PA0f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ae mDJ8Y  
  { J+[_Wd  
  return fn(pk(t1, t2)); "nZ*{uv  
} wyp|qIS;  
} ; Q&MZN);.  
0*%Z's\M"  
iDMJicW!+F  
一目了然不是么? :r%P.60H X  
最后实现bind k:*S&$S!E  
NXwz$}}Pp  
zfI>qJ+Nqt  
template < typename Func, typename aPicker > 8'~[pMn`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UjaK&K+M?  
  { Dpvk\t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); < XP9@t&  
} 'pm2n0  
m6n?bEl6I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wm]^3q I2  
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。 MG[o%I96  
Ne#WI'  
十一. phoenix $P>`m$(8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ${+ @gJ+S  
cU0s p  
for_each(v.begin(), v.end(), 9[1`jtm  
( 3mYiQ2  
do_ gfsI6/Y  
[ 5V5%/FU m  
  cout << _1 <<   " , " TftHwe):V  
] L~(_x"uXd  
.while_( -- _1), Ae69>bkE0  
cout << var( " \n " ) +#GQ,  
) =g/{%;  
); kHXL8k#T  
SfgU`eF%B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ! vP[;6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C3< m7h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8i6Ps$T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rrQQZ5fhb  
9UKp?SIF  
hc~s"Atck  
template < typename Cond, typename Actor > w:s]$:MA8  
class do_while ()K " c#  
  { dlJbI}-v=  
Cond cd; )_mr! z(S  
Actor act; @Gx.q&H  
public : M>&%(4K  
template < typename T > A:aE|v/T&  
  struct result_1 B+[A]dgS  
  { /GIxR6i  
  typedef int result_type; s_x:T<]  
} ; @7n/Q(  
@kk4]:,w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ojQI7 Uhw  
{LX.iH9}l  
template < typename T >  Mu2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sl-v W  
  { 4Fp0ZVT  
  do &C_' p{G  
    { AFc$%\s4  
  act(t); 4D[ '^q  
  } =Vy`J)z9  
  while (cd(t)); &8%e\W\K:/  
  return   0 ; <,3^|$c%  
} %6L^2 X  
} ; b8LoIY*  
fQL"O}Z  
1U^A56CN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YhOlxON  
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。 WA]c=4S  
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。 ]Tkc-ez  
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。 N-I5X2  
下面就是产生这个functor的类: :!5IW?2  
5m?8yT}  
xqC+0{] y  
template < typename Actor > *.\  
class do_while_actor ?shIj;c[  
  { A3B56K  
Actor act; vk*=4}:  
public : !PrwH;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _@ *+~9%8p  
wNQ*t-K  
template < typename Cond > } b=}uiR#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :T]o)  
} ; xEf'Bmebk  
VYt!U  
0KMctPT]p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9Xl`pEhC  
最后,是那个do_ y]J89  
WcHgBbNe  
0{dz5gUde  
class do_while_invoker #ggf' QIHp  
  { kqce[hgs<  
public : #<e\QE'!  
template < typename Actor > ZKQG:M~|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %=?cZfFqO  
  { pY_s*0_  
  return do_while_actor < Actor > (act); _Qh z3'I1  
} ?T>'j mmV=  
} do_; UilMv~0  
R,9[hNHWGs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :4MB]v[K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A,%C,*)Cg  
最后来说说怎么处理break和continue Hir Fl  
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。 D8>enum  
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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