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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RP|`HkP-2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nx;~@  
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, wJqMa9|  
8Fh)eha9f  
wHLLu~m\  
N~gzDQ3  
  class filler Jpq~  
  { M _f:A  
public : .{^5X)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e9tjw[+A  
} ; 2,F .$X  
6MW{,N  
!< ";cw(q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @mBQ?; qlK  
0+ '&`Q!u  
-2[a2^a'  
>=>2m2z=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j$:~Rek  
}X6m:#6  
*^4"5X@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :Yl-w-oe  
3d]S!=4H"  
B9 uoVcW  
J@'wf8Ub  
二. 战前分析 ^CX6&d  
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。 G` A4|+W"  
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 ,4$>,@WW~  
T^KKy0ZGM  
X_h}J=33Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~mxO7cy5Cg  
  /* --------------------------------------------- */ Fxz"DZY6  
vector < int *> vp( 10 ); t*u:hex  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eym4=k ~  
/* --------------------------------------------- */ ]ieeP4*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KpGhQdR#  
/* --------------------------------------------- */ f6Ah6tb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >GRxHK@G  
  /* --------------------------------------------- */ F41=b4/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (A#^l=su  
/* --------------------------------------------- */ a=2%4Wmz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EQM {  
+<C!U'  
H{wl% G  
7:1Lol-V  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5j(k:a+!H  
1._1, _2是什么? ez$(c  
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。 Lf&kv7Wj  
2._1 = 1是在做什么? ga+dt  
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。 |{ip T SH  
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。 o+'6`g'8  
w?[upn:K  
8A# ;WG  
三. 动工 y6a3t G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 77Dn97l)&  
7[)E>XRE  
XL ^GZ  
xJe%f\UDu  
template < typename T > })%{AfDRF  
class assignment Zh~'9 JH  
  { &D<yX~  
T value; <hyKu  
public : ? J0y|  
assignment( const T & v) : value(v) {} l/5 hp.  
template < typename T2 > i ct])  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W>r+h-kR  
} ; \FaP|28h  
1% `Rs  
8s@3hXD&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %|oym.-I6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m&3xJuKih  
d=/F}yP~?s  
%cn<ych G  
]SEZaT  
  class holder LghfM"g  
  { HoAy_7-5  
public : .%-8 t{dt  
template < typename T > .}+}8[p4l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8Zdn,}Z  
  { UiNP3TJ'L  
  return assignment < T > (t); :`sUt1Fw.  
} er\|i. Y  
} ; -Y8B~@]P?  
6S #Cl>v  
*Pr )%  
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: zt%Mx>V@  
/$m;y[[  
  static holder _1; ALHIGJW:6$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xIn:ZKJ'  
*^`Vz?g<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XWw804ir  
而不用手动写一个函数对象。 q^nVN#  
:(%5:1W  
&^nGtW%a 9  
U0+-W07>  
四. 问题分析 O6Y0XL  
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。 2g<Xtt7+o  
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。 G~m<;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q2> gU#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B5QFK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \2z>?i)  
AXB7oV,xt  
五. 问题1:一致性 CC`JZ.SO  
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?| I1J-)R+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v[<T]1=LRC  
9YGY,s x  
struct holder 4M T 7`sr  
  { f QFk+C  
  // UF|p';oom  
  template < typename T > ^J{:x  
T &   operator ()( const T & r) const HOi`$vX }N  
  { CJyevMf'  
  return (T & )r; k:%%/  
} (k P9hcV  
} ; ^z\cyT%7t  
kxCSs7J/  
这样的话assignment也必须相应改动: \7_y%HR  
r_d! ikOT(  
template < typename Left, typename Right > qgB_=Q#E  
class assignment )%]J>&/0J  
  { gDzK{6Z}  
Left l; ,: ^u-b|  
Right r; +|f@^-  
public : }7X%'Bg=M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p[cX O=  
template < typename T2 > 0YHFvy)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xC?h2hIt  
} ; 0IpmRH/  
NVs@S-rpX  
同时,holder的operator=也需要改动: F[0]/  
W9)&!&<o  
template < typename T > nDW9NQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const svSVG:48  
  { snJ129}A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @XVTU  
} T;#FEzBz  
#/]nxW.S  
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。 ElXFeJ%[G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~5g~;f[4  
YK\X+"lB  
return l(rhs) = r; ctUp=po  
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。 `x|?&Ytmf9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mfs?x a  
NO3/rJ6-  
template < typename Tp > K%d&EYoW]  
class constant_t Je{ykL?N  
  { BuwY3F\-O  
  const Tp t; S[N5 ikg  
public : [!z,lY>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y)pk6d   
template < typename T > he4(hX^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nrb Ok4Dz  
  { Yz bXuJ4  
  return t; ]{iQ21`a-  
} ,s(,S  
} ; HV.t6@\};  
c|%6e(g"L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A's{j7  
下面就可以修改holder的operator=了 PM+[,H  
ys~x $  
template < typename T > OY d !v`<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const putrSSL}  
  { d5.4l&\u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JO;Uus{?  
} TN.rrop`#g  
OH88n69  
同时也要修改assignment的operator() @VBcJ{e,  
w &(ag$p'  
template < typename T2 > +H.`MZ=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xmG<]WF>E  
现在代码看起来就很一致了。 liZxBs :%i  
"{n&~H`  
六. 问题2:链式操作 p[-O( 3Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q@niNDaW2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *fdTpXa  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `gJ(0#ac  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~zgGa:uU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >V937  
<[v[ci  
template < typename T > %*U'@r(A  
struct result_1 6mE\OS-I  
  { d1*<Ll9K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [e q&C_|D  
} ; ),)lzN%!  
@,}UWU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (mOtU8e  
TseGXYH  
template < typename T > =-T]3!   
struct   ref j+!v}*I![  
  { h 0|s  
typedef T & reference; N;R^h? '  
} ; E@\e$?*X  
template < typename T > ,_P-$lB  
struct   ref < T &> 9$Y=orpWxr  
  { so; ]&  
typedef T & reference; jylD6IT  
} ; wq{hF<  
~rm_vo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t7pFW^&  
$xqa{L%B  
template < typename T > LP-o8c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {I ((p_  
  { {vj)76%y  
  return l(t) = r(t); FwK] $4*  
} Om<a<q  
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。 0_/[k*Re  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 > !JS:5|  
N mG#   
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 _g8yDfcLG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +t.b` U`-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AX INThJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Zo}(^Ovz  
最后的布局是: +_!QSU,@  
                Add _{>vTBU4F  
              /   \ =wJX 0A|  
            Divide   5 *a)n62  
            /   \ `V1]k_h  
          _1     3 o-\[,}T)M  
似乎一切都解决了?不。 V9vTsmo(  
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。 Wqnc{oq |$  
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。 B~mj 8l4  
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<R!ZSN  
}bDm@NU  
template < typename Right > kM 6 Qp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [0of1eCSl  
Right & rt) const GyIV Hby  
  { O1lNAcpeM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |pK !S  
} \+etCo   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R-:2HRaA  
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。 _$'ashF  
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。 >z03{=sAN  
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。 W!X@  
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。 dM5-;  
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? sB</DS  
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: T%Lx%Qn  
uH]OEz\H'  
template < class Action > |>Vb9:q9Po  
class picker : public Action *|0 -~u%q  
  { .8R@2c`}Cs  
public : eDMO]5}Ht  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9p/Bh$vJ  
  // all the operator overloaded zda 3 ,U2o  
} ; Ulyue  
3<!7>]A  
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。 Wri<h:1  
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: 8Wx=p#_  
x4 yR8n(  
template < typename Right > 8r{.jFGv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O?2DQY?jT  
  { tYS06P^<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *T/']t  
} 'NmRR]Q9  
wz%-%39q%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }j%5t ~Qa  
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。 /7kC<  
+rd+0 `}C  
template < typename T >   struct picker_maker xEI%D|)<  
  { +whDU2 "  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wp_0+$?s  
} ; t# i #(H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nUO0Ce  
  { CrLrw T  
typedef picker < T > result; }tz7b#  
} ; aOp\91  
;I}fBZ 3  
下面总的结构就有了: b9krOe *j  
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。 CTb%(<r  
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。 mt .sucT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KoT\pY^7\  
至此链式操作完美实现。 rp$'L7lrX  
>6T8^Nt  
'DR!9De  
七. 问题3 LoV<:|GTI  
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。 ax`o>_)  
9w"*y#_  
template < typename T1, typename T2 > 4 KiY6)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6m93puY`7  
  { V0@=^Bls  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KO [Yi  
} tw;}jh  
)5, v!X)  
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: 6Mf0`K  
\e*]Ls#jS  
template < typename T1, typename T2 > dV_G1'  
struct result_2 th_oJcS  
  { dPlV>IM$z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P pb\6|*  
} ; lA]8&+,ZM  
^q5#ihM  
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? iS^QTuk3%  
这个差事就留给了holder自己。 `yyG/l  
    0mE 0 j  
L *wYx|  
template < int Order > SUiOJ[5,  
class holder; B\~}3!j  
template <> -@'FW*b  
class holder < 1 > K;?+8(H  
  { XFl 6M~ c  
public : 7!1S)dup  
template < typename T > D.:Zx  
  struct result_1 aE8VZ8tvq  
  { ch]IzdD  
  typedef T & result; *4'"2"  
} ; 7CysfBF0g  
template < typename T1, typename T2 > O.? JmE  
  struct result_2 >4TO=i  
  { K(4_a``05  
  typedef T1 & result; =_CzH(=f#  
} ; dtDFoETz  
template < typename T > Wtnfa{gP%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I9^x,F"E]  
  { vx =&QavL  
  return (T & )r; -"x$ZnHU  
} )%TmAaj9d  
template < typename T1, typename T2 > 43cE`9~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $4\j]RE!  
  { _`X:jj>  
  return (T1 & )r1; tQVVhXQ7  
} 5P bW[  
} ; kh<2BOV  
q.vIc ?a  
template <> ?6!LL5a.  
class holder < 2 > PT ~D",k  
  { T{ "(\X$  
public : BT$_@%ea&  
template < typename T > i b m4fa  
  struct result_1 9c],<;{'  
  { BtZyn7a  
  typedef T & result; SbZ6t$"  
} ; crCJrN=  
template < typename T1, typename T2 > z?zL97H  
  struct result_2 4-w{BZuS  
  { DG/Pb)%Y  
  typedef T2 & result; KvS G;  
} ; hTkyz la  
template < typename T > 7)m9"InDI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xno\s.H%]  
  { ICCc./l|  
  return (T & )r; #ob/p#k  
} ?2a$*(  
template < typename T1, typename T2 > 1YA% -~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xj*Wu_  
  { & kIFcd@  
  return (T2 & )r2; y(Td/rY.  
} G3]4A&h9v~  
} ; 0(I j%Wi,  
Z)!C'cb  
QJNFA}*>  
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> >。 qR.Q,(b|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e!`i3KYn"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `/g UV  
VQI 3G  
return l(i, j) = r(i, j); 0YzpZW"+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zi:BF60]=  
<#.g=ay  
  return ( int & )i; b -y  
  return ( int & )j; wBzC5T%,  
最后执行i = j; MDN--p08  
可见,参数被正确的选择了。 iE{&*.q_}>  
_wcNgFx  
VpUAeWb  
\ jA~9  
P2!C|SLK  
八. 中期总结 \9d$@V  
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: l~.-e^p?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %SI'BJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bcR_E5x$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z~Q)/d,Ac  
tDo"K3   
}Lv;!  
-/k 3a*$/  
h~26WLf.  
#%s#c0TX  
九. 简化 "j-CZ\]U|  
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。 _6Ha  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J;%Xfx]  
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: YP9^Bp{0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G j1_!.T  
  +-*/&|^等 C>~TI,5a3  
2. 返回引用。 {t!!Uz 7  
  =,各种复合赋值等 P$sxr  
3. 返回固定类型。 KgG4*<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IAEAhqp  
4. 原样返回。 2Hdu:"j  
  operator, fLVAKn  
5. 返回解引用的类型。 qNr} \J|  
  operator*(单目) uocGbi:V';  
6. 返回地址。 P_dJZ((X  
  operator&(单目) TKjFp%  
7. 下表访问返回类型。 yBRC*0+Vy  
  operator[] 8D].MI^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h1{3njdr  
  operator<<和operator>> '!$%> ||S  
KU;9}!#  
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。 5coZ|O&f8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *qMY22X  
s79r@])=  
template < typename Left > T)CP2U  
struct value_return hEk$d.!}  
  { 'n|5ZhXPB  
template < typename T > c)tfAD(N8x  
  struct result_1 <t,x RBk  
  { ZC}QId  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _ J[  
} ; B?qjkP  
'RRE|L,  
template < typename T1, typename T2 > y?:.;%!E  
  struct result_2 \;-|-8Q  
  { = f i$}>\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $A` VYJtt#  
} ; g*"P:n71  
} ; +MLVbK  
Rh |nP&6  
$kKjgQ S(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :@)>r9N  
@o6L6Y0Naa  
下面我们来剥离functor中的operator() QIgNsz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `@ FYkH  
HKr Mim-  
return l(t) op r(t) 7yba04D)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9mFE?J  
return op l(t) O<\@~U  
return op l(t1, t2) N!|wo:  
return l(t) op ,: ->ErP  
return l(t1, t2) op N36_C;K-z  
return l(t)[r(t)] CA#,THty  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3&/Ixm:  
FE{FGM q  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +U.I( 83F  
单目: return f(l(t), r(t)); 9I/N4sou  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M xG W(p  
双目: return f(l(t)); p^u:&Quac  
return f(l(t1, t2)); @<Yy{ ~L|  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^BL"wk  
n}77##+R&C  
struct meta_divide 2[;_d;oB@  
  { z"4~P3>{g  
template < typename T1, typename T2 > 6u}</>}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L~>i,  
  { XS BA$y  
  return t1 / t2; I0 RvnMw  
} _{Hj^}+$  
} ; k: ;WtBC6j  
{vO9p tR;  
这个工作可以让宏来做: (%:c#;#  
v6Vcjm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BV+ Bk+  
template < typename T1, typename T2 > \  _\HQvH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zNuJjL  
以后可以直接用 ,i@:5X/t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !&Pui{F  
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 P A OJ\U  
(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。。。) @oad,=R&  
=iD 3Yt  
14'45  
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 kn"(A .R  
)@'}\_a3[]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'oC) NpnH  
class unary_op : public Rettype PIpi1v*qz  
  { $"&{aa  
    Left l; m7>JJX3=<  
public : dmN&+t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E1U",CMU  
*U\`CXn;  
template < typename T > a+T.^koY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 78%~N`x7  
      { QS]1daMIK<  
      return FuncType::execute(l(t)); Sa`Xf\  
    } az|N-?u  
{Fe[:\  
    template < typename T1, typename T2 > ; p{[1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yN s,Ll~  
      { *%t^;&x?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Uh BH@ti  
    } h@]XBv  
} ; _1L![-ac  
usL* x9i  
Y0K[Sm>  
同样还可以申明一个binary_op 2oRg 2R}  
c>~*/%+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fku<,SV$O4  
class binary_op : public Rettype 4u47D$=  
  { ZH)="qx [  
    Left l; PO 7Lf#9]  
Right r; "E?2xf|.  
public : M$8^91%4B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TLe~y1dwY=  
\1 &,|\E#  
template < typename T > x&T[*i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^vO+(p  
      { 58J}{Req  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TNh1hhJ$b  
    } BV upDGh3  
-kwXvYu\  
    template < typename T1, typename T2 > YLE!m?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `eCo~(F y  
      { o/Q;f@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ab"@714@  
    } 25[I=ZdS  
} ; P8)=Kbd  
aL&7 1^R,  
0h\smqm  
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 zZ323pq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |! E)GahM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &&:Y Vd  
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。 pF Rg?-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V<uR>TD(  
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。。。 g($DdKc|g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }n2M G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8tFoN*M  
下面是修改过的unary_op B1C-J/J  
@A89eZbW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LS*y  
class unary_op wlk4*4dKn  
  { 2Kyl/C,  
Left l; q):5JXql~  
  =~H<Z LE+  
public : kB|B  
~%=MpQ3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &*G #H~\  
?!cvf{a  
template < typename T > ,N[7/kT|  
  struct result_1 C3],n   
  { ^o1*a&~J@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a$"Hvrj  
} ; *b/` Ya4  
Dq5j1m.  
template < typename T1, typename T2 > $?<Z!*x  
  struct result_2 u TK,&  
  { /1Q(b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;y\IqiA{o  
} ; DB:+E|vSD  
au=o6WRa  
template < typename T1, typename T2 > fM63+9I)\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ZEmULKkR  
  { dA0.v+Foz"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `~Zs0  
} _:C9{aEZb  
4V COKx  
template < typename T > 5b[jRj6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s4SG[w!d  
  { yXF?H"h(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ws|;  `  
} GlT7b/JCG  
S=nzw-(I  
} ; Vle@4 ]M\  
"a"]o  
muZ~*kMc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6&l+0dq  
好啦,现在才真正完美了。 @I/]D6 ~"  
现在在picker里面就可以这么添加了: @$c\d vO  
); dT_  
template < typename Right > .CU5}Tv-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YmgLzGk`  
  { :1^R9yWA4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SNE#0L' }  
} 3G~@H>j  
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。 #KXa&C  
d'$T4yA  
kO{s^_qR^c  
rZ^v?4Z\  
,o,I5>`  
十. bind #w-xBM @  
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。 e\JojaV  
先来分析一下一段例子 fKeT~z{~  
UE ,t8j  
_DNHc*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z%Zd2 v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ),!;| bh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LLXVNO@e+  
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。 #ap9Yoyk\  
我们来写个简单的。 ,|plWIl~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $3uKw!z  
对于函数对象类的版本: ) ^3avRsC  
_Bp1co85MQ  
template < typename Func > oK%K}{`  
struct functor_trait *9c!^ $V  
  { e=;AfK  
typedef typename Func::result_type result_type; 7=OQ8IM !  
} ; ?6jkI2w  
对于无参数函数的版本: >Ll$p 0W  
| j a-  
template < typename Ret > jSuL5|Gui  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {aC!~qR  
  { 0,rTdjH7  
typedef Ret result_type; g HbxgeL  
} ; k{$ ao  
对于单参数函数的版本: T%n2$  
X2i}vjkY  
template < typename Ret, typename V1 > pzgSg[|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,b;{emX h  
  { o9S+6@  
typedef Ret result_type; TkO[rAC  
} ; -yg?V2  
对于双参数函数的版本: ^ Dt#$Z  
;6{@^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JS>Gd/Jd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JiU9CeD3  
  { 3y~r72J  
typedef Ret result_type; (q7 Ry4-  
} ; ~ Yngkt  
等等。。。 y&=ALx@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w L^%w9q-  
t/PlcV_M"  
template < typename Func > 9bq<GC'eX8  
struct func_return 5pRV 3K{H  
  { JQ-gn^tsy  
template < typename T > F5qFYL;  
  struct result_1 1#4PG'H  
  { okFvn;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O8W7<Wc |z  
} ; n%\ /J  
R?EASc!b  
template < typename T1, typename T2 > $VQtwuYt  
  struct result_2 h<\_XJJ  
  { "A)( "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'iY*6<xS<  
} ; ~b|`'kU  
} ; Ep4Hqx $  
K!mOr  
<x),,a=X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?P7]u>H  
OcSEo7W  
template < typename Func, typename aPicker > CCGV~e+  
class binder_1 T4;T6 9j;,  
  { ;|cTHGxbE  
Func fn; @i3bgx>_o  
aPicker pk; eb8w~   
public : L~^*u_U]  
LN_OD5gZ  
template < typename T > $8BE[u|H2  
  struct result_1 Sj(F3wY  
  { Jj^GWZRu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =4 X]gW  
} ; Fequm+  
g+C!kaC)  
template < typename T1, typename T2 > Gj /3kS~@  
  struct result_2 [ &qA\  
  { U^Tp6vN d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'iLH `WE  
} ; &wetzC )  
t%r :4,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B )JM%r  
jRpdft  
template < typename T > vG2b:[W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Jtg3AY  
  { 8S;CFyT\n  
  return fn(pk(t)); [W,-1.$!dM  
} n!He&  
template < typename T1, typename T2 > )DUL)S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mi2o1"Jd$`  
  { ?&l)W~S  
  return fn(pk(t1, t2)); fj'j NE  
} ]wuy_+$  
} ; 4o9$bv  
DjW$?>  
G(1 K9{i$  
一目了然不是么? ! ]Mc4!E  
最后实现bind $rG<uO  
" B@jfa%  
ad`_>lA4Lp  
template < typename Func, typename aPicker > ? 4)v`*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vul+]h[!h  
  { *[kxF*^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |Zq\GA  
} f8:$G.}i  
]i8c\UV\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y>(rZ^y&  
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。 N)43};e  
w&lZ42(mF  
十一. phoenix !g 0cC.'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mT_GrIl[  
-rDz~M+  
for_each(v.begin(), v.end(), [l[{6ZXt  
( Eqphd!\#6  
do_ BGjb`U#%3  
[ j.QHkI1.  
  cout << _1 <<   " , " Gz dgL"M[  
] &P n]  
.while_( -- _1), c#q"\"  
cout << var( " \n " ) A'"-m)1P  
) !z=pP$81  
); M g!ra"  
H,>#|F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _@ i>s,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vO$ra5Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =FBIrw{w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s[-]cHQ  
56s*A*z$ ;  
,ZK]i CGk  
template < typename Cond, typename Actor > &LU'.jY  
class do_while 5a$$95oL  
  { 9oq)X[  
Cond cd; 1!s28C5u  
Actor act; {Nq?#%vdT  
public : `$9L^Yg,4  
template < typename T > ~R!gJTO9  
  struct result_1 0QR.   
  { Gj`f--2GE  
  typedef int result_type; ~N[|bPRmhE  
} ; !3KPwI,  
KF$%q((  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +{xG<Wkltz  
1b `G2?%  
template < typename T > _5h0@^m7y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Tx 3$eU  
  { eG^z*`**  
  do aL$j/SC  
    { ype"7p\  
  act(t); U$$3'n  
  } s=\7)n=,M  
  while (cd(t)); nh|EZp]  
  return   0 ; 4JK@<GBK6  
} r!M#7FDs(  
} ; 7xR|_+%~K  
/'NUZ9  
<tQXK;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XbXgU#%  
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。 0hZxN2r  
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。 7 FIFSt  
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。 w}b<D#0XC  
下面就是产生这个functor的类: 9!S^^;PN&  
`^f}$R|  
7C YH'DL  
template < typename Actor > "DzG Bu\  
class do_while_actor _"v~"k 90^  
  { intvlki]be  
Actor act; mN7&%Z  
public : EUXV/QV{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K5+!(5V~  
z}mvX .j7  
template < typename Cond > eAU"fu6d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _AAx )  
} ; eFes+i(35  
U!_sh<  
|H<|{{E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }7&\eV{qU  
最后,是那个do_ hX %s]"  
taBO4LV  
e8 v; D  
class do_while_invoker -D$3!ccX  
  { S{Rh'x\B  
public : d[yrNB6|  
template < typename Actor > @<VG8{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ep,1}Dx  
  { M$gvq:}kt  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8R BDJ  
} YlG; A\]k  
} do_; E]1\iV  
 \8 g.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G|<]Ma9x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O5c_\yv=  
最后来说说怎么处理break和continue '/n\Tg+  
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。 $/MY,:*e  
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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