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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~[8n+p+&X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sg%h}]~   
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, JJ:pA_uX  
SjosbdD  
Vz.G!*>Dg  
_V2^0CZ  
  class filler ak,KHA6u  
  { %x'}aTa  
public : e p jb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7eNLs  
} ; mM9aT0_w  
\;XDPC j  
VSx9aVPkC  
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: Q};n%&n&  
fe!eZiE  
'/OcJVSR  
mpr_AL!ZO~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); epicY  
m+UWvUB)  
G2$<Q+UYs?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jz,K>   
_0cCTQE  
A<h^.{  
ai7R@~O:_k  
二. 战前分析 "D\>oFu  
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。 - -fRhN>  
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 Bd'X~Vj<  
?"F9~vx&G  
ol0i^d*9F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nxWm  
  /* --------------------------------------------- */ @4t_cxmD  
vector < int *> vp( 10 ); =K)[3mX X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {EfA#{x  
/* --------------------------------------------- */ QdIx@[+WOq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  \gsJ1@  
/* --------------------------------------------- */ bO i-QD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6i+<0b}!/  
  /* --------------------------------------------- */ ~dO+kD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gt(^9t;  
/* --------------------------------------------- */ Pz^C3h$5_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b(IZ:ekZ5  
(himx8Uml2  
<x8I<K  
&4O2uEW0  
看了之后,我们可以思考一些问题: YpOcLxFL  
1._1, _2是什么? hv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +\doF  
2._1 = 1是在做什么? |(%=zb=?X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tk)J E^'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nTtE+~u  
oE.Ckz~*d  
8J#U=qYei  
三. 动工  Vp7d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MY60%  
eRqPZb"6MR  
J$W4AT  
T@Bu Fr`]<  
template < typename T > _Sg"|g  
class assignment gSa!zQN6  
  { {/FdrS  
T value; D6dliU?k  
public : Z2U6<4?1%  
assignment( const T & v) : value(v) {} upLjkQ)_  
template < typename T2 > XU`ly3!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &^UT  
} ; PNo9.-@G  
ew \WV "  
qeW.~B!B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EI9;J-c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x8xz33  
<NEz{1Z  
85f:!p  
5DpvMhc_  
  class holder !kG|BJ$j  
  { naro  
public : v.&c1hKHb  
template < typename T > dB)-qL8,2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7K HQ0  
  { \@Gcx}Y8h  
  return assignment < T > (t); ~,_@|,)  
} BbM/Rd1tAm  
} ; 1V wcJd  
W ]$/qyc&J  
'yosDT2{#  
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: Hd\. ,2a"  
f}~=C2R1<!  
  static holder _1; Q #X'.](1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <O1os"w  
: ?}mu1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =van<l4b#n  
而不用手动写一个函数对象。 y"Pd>61h  
K5rra%a-7  
P5H_iH  
]h#QA;   
四. 问题分析 T, +=ka$  
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。  &1f3e  
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。 v}J0j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fP[S.7F+No  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2FW"uYA;6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2z.~K&+x  
)QW hzY  
五. 问题1:一致性 (Hmm^MV)  
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?| [7Q%c!e$*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &"?99E>  
=it@U/  
struct holder jXVvVv  
  { L|Xg4Z  
  // hH9~.4+*`g  
  template < typename T > JljCI@  
T &   operator ()( const T & r) const 2">de/jS  
  { `rXb:P7m{j  
  return (T & )r; t 9t '9  
} !MrQ-B(  
} ; :.tL~% q  
Qcks:|5  
这样的话assignment也必须相应改动: @U4hq7xzV2  
1{5t.  
template < typename Left, typename Right > ) "?eug}D  
class assignment d&+0JI<  
  { UdVf/ PGx  
Left l; [!>9K}z,=  
Right r; f~*7hv\  
public : `dD_"Hdt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -uu&{$  
template < typename T2 > FW5v 1s=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @ze2'56F}  
} ; Q lA?dXQ  
5 HsF#  
同时,holder的operator=也需要改动: J>k 6`gw  
aNs8T`  
template < typename T > j74hWz+p4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q% d1O  
  { J2 /19'QE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BG8/  
} E]8uj8K3]  
ZW9OPwV  
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。 K@JaN/OM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L,.AY?)+7  
SSxz1y  
return l(rhs) = r; V%)Tu{L  
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。 S*>T%#F6Uo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NM^uP+uS  
+zd/<  
template < typename Tp > gq;>DY]   
class constant_t 2NJ\`1HZ\  
  { Mo<q(_ZeRP  
  const Tp t; c_CVZR?  
public : *Wvk~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Bu&9J(J1  
template < typename T > $=Ns7Sbup  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zd)QCq  
  { c{dabzL y  
  return t; _;U%`/T b  
} =-_hq'il  
} ; 6D[]Jf,9  
FF#+d~$z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^<qi&*  
下面就可以修改holder的operator=了 t1U+7nM  
lz ::6}  
template < typename T > \K~wsu/?`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MoQ\~/Z|  
  { |IV7g*J89  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Cc*R3vHM6  
} Ll-QhcC$  
y3o3G  
同时也要修改assignment的operator() }#u #m.  
rjiHP;-t1  
template < typename T2 > jDqG9]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8!cHRtqK  
现在代码看起来就很一致了。 '<YBoU{ e*  
;x 2o|#`b  
六. 问题2:链式操作 oGB|k]6]|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {l5fKVb\C  
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。 <xF]ca  
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。 },#7  
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。 p}h.2)PO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct : \qapFV  
\o/eF&  
template < typename T > M2w'cdHk  
struct result_1 In?#?:Q@&  
  { ;3wO1'=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nw% 9Qw  
} ; oSmETk\  
qljsoDG  
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: 1AN$s  
T@i* F M  
template < typename T > NN=^4Xpc:  
struct   ref 23i2yT  
  { G`kz 0Vk  
typedef T & reference; U|Gy9"  
} ; Uavl%Q  
template < typename T > PU,$YPrZ  
struct   ref < T &> X?[ )e  
  { CYQ)'v  
typedef T & reference; G%: 3.:E"  
} ; (YYg-@IO  
GVJ||0D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ] uyp i#[  
W[*xr{0V  
template < typename T > H\a"=&M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;5.&TQT  
  { xlJWCA*>  
  return l(t) = r(t); M /v@C*c  
} !rr,(!Ip?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。 hL6;n*S=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~gff{Nzk  
fV5$[CL1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qD ?`Yd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @-L]mLY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ltDohm?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \>Rfa+  
最后的布局是: [%^sl>,7  
                Add [SC6{ |  
              /   \ w6cl3J&  
            Divide   5 1n!:L!,`  
            /   \ +Tu?PuT7k  
          _1     3 Jj+Q2D:  
似乎一切都解决了?不。 -u'"l(n)~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2;WbXc!#!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8$A0q%n  
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: ls:oC},p*  
^M6lF5  
template < typename Right > e 9RYk:O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [V:~j1{3  
Right & rt) const QwWd"Of  
  { kt)Et  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +sjzT[ Dn  
} l;@+=uVDHm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6{ ]F#ig=  
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。 0>7Ij7\[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。 ;J,(YNI 1  
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。 [UZ r|F  
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。 rf%lhBv  
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? Rh|9F yN  
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: "%Y=+  
c_*w<vJ-'  
template < class Action > -'d:~:1f  
class picker : public Action yiC7)=  
  { s. A}ydtt  
public : =X7kADRq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %eg+ .  
  // all the operator overloaded IJGw<cB]+  
} ; M=uT8JB  
gtu<#h(  
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。 4/`;(*]Fv  
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>g>OPu  
rx2'].  
template < typename Right > |_TI/i>?'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const px K&aY8  
  { "nu]3zcd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [M~tH *4"  
} O%\cRn8m  
zvdut ,6<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "4\  
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。 3< ?+Yhq  
>bf.T7wy  
template < typename T >   struct picker_maker mW%8`$rVEO  
  { F6[F~^9D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uW!XzX['  
} ; MmjZq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lxL.ztL  
  { #Z2 'Y[@.  
typedef picker < T > result; ?QT6q]|d0+  
} ; w/m@(EBK  
'?veMX  
下面总的结构就有了: N:| :L:<1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~h3G}EH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R#4l"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /_qq(,3  
至此链式操作完美实现。 r3g^ 0|)  
Ia#!T"]@W6  
FHr)xqo=~  
七. 问题3 /o;L,mcx*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W"vLCHTh  
tjx8 UgSi  
template < typename T1, typename T2 > G9Uc }z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z\CvaX  
  { Ie. on)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fasW b&~z  
} +112{v=!i  
]64}Xob87_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B~Kx Up  
?/3wO/7[  
template < typename T1, typename T2 > z.cDbkf}  
struct result_2 H1kI+YJ@  
  { B&a{,.m&q6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FFcCoPX_  
} ; Z2$_9.  
`;6M|5G  
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? ?CQE6ch  
这个差事就留给了holder自己。 _ f%s]  
    /@ @F nQ++  
M co:eE  
template < int Order > vzg^tJ  
class holder; Hloe7+5UD  
template <> ^}-l["u`  
class holder < 1 > cRnDAn#42  
  { KNAvLcg  
public : Dz~0(  
template < typename T > -pYmM d,  
  struct result_1 Ea@0>_U|  
  { _  Lh0  
  typedef T & result;  pRobx  
} ; L K #A  
template < typename T1, typename T2 > o7!A(Eu  
  struct result_2 8IlUbj  
  { QAV6{QShj  
  typedef T1 & result; 2O=$[b3  
} ; jV sH  
template < typename T > ]AY 4bm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ww-x+U\l  
  { ..8t1+S6]  
  return (T & )r; #AGO~#aK  
} tw$EwNI[  
template < typename T1, typename T2 > J=3{<Xl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4P3RRS  
  { Pw<?Dw]m  
  return (T1 & )r1; ~DK.Y   
} x *I'Ar  
} ; 0(y*EJA$  
U7x  
template <> V|'@D#\  
class holder < 2 > "mJo<i}  
  { lubsLI  
public : .z,-ThTH@\  
template < typename T > ElW\;C:K*  
  struct result_1 MeBTc&S<  
  { DS(>R!bb  
  typedef T & result;  ImhkU%  
} ; |M7C=z='  
template < typename T1, typename T2 > cj2Smgw&>  
  struct result_2 kC.dJ2^j+  
  { mw5>[  
  typedef T2 & result; W]D YfR,  
} ; %>*?uO`z[  
template < typename T > UJ}}H}{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R@3HlGuRKw  
  { Y5GN7.  
  return (T & )r; @o0HDS  
} XE2Un1i}j1  
template < typename T1, typename T2 > 0cHcBxdF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eg`~mE+a  
  { M$EF 8   
  return (T2 & )r2; UmVn:a  
} <9pI~\@w  
} ; IE\RP!  
@H?OHpJ"`  
K`N$nOw  
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> >。 bW W!,-|R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LOkgeJuWv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `?$-T5Rr  
QgU]3`z"  
return l(i, j) = r(i, j); W@AHE?s6g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w@-G_-6W  
@JlT*:Dz  
  return ( int & )i; )isS^O$qH  
  return ( int & )j; M]5l-i$  
最后执行i = j; oi0O4J%H  
可见,参数被正确的选择了。 U=D;Cj Ah  
lD$s, hp  
\>:t={>;  
P[ o"%NZ'  
9\!&c<i=  
八. 中期总结 ,.P]5 lE  
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: ?/&X _O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8 siP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [ 6VM4l"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )2).kL>  
<o()14  
: _Y^o  
\xS X'/G  
h:pgN,W}  
PNAvT$0LaZ  
九. 简化 rmw}Ui"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2Di~}*9&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bsu?Q'q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BPkMw'a:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s&ox%L4  
  +-*/&|^等 &G%AQpDW5  
2. 返回引用。 i}LQ}35@  
  =,各种复合赋值等 dwB#k$VIOw  
3. 返回固定类型。 "#wAGlH6>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ',hoe  
4. 原样返回。 ?3N/#  
  operator, wrJQkven-  
5. 返回解引用的类型。 Q3ZGN1aX<  
  operator*(单目) :gRrM)n  
6. 返回地址。 2f:hz  
  operator&(单目) D?E VzG  
7. 下表访问返回类型。 jF6Q:`k  
  operator[] AT t.}-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z%o.kd"  
  operator<<和operator>> 6'*6tS  
]Yt3@ug_f  
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。 gs1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |6-9vU!LK?  
60~*$`  
template < typename Left > /TbJCZ  
struct value_return bzpi7LKN  
  { $]?pAqU\  
template < typename T > *><j(uz!  
  struct result_1 '*Y mYU  
  { |8}y?kAC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BpA7 z/  
} ; KD#zsL)3  
>;G_o="X  
template < typename T1, typename T2 > d3EN0e+^  
  struct result_2 oa+'.b~  
  { ui8$F "I*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;Uch  
} ; C,;<SV2#  
} ;  @B{  
bL<H$DB6  
5Zc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8Ie0L3d-  
|qpm  
下面我们来剥离functor中的operator() @I Y<i5(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Flpl,|n a  
ST#)Fl  
return l(t) op r(t) 1;./e&%%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5D3&E_S  
return op l(t) :fX61S6)  
return op l(t1, t2) ce4rhtkV  
return l(t) op q@1A2L\Om  
return l(t1, t2) op T:Q+ Z }v+  
return l(t)[r(t)] "nJMS6HJ[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uR")@Tc  
sfG9R"  
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: B7A.~' =  
单目: return f(l(t), r(t)); :zC=JvKT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MeV4s%*O+  
双目: return f(l(t)); i{:?Iw 'ay  
return f(l(t1, t2)); 3 |e~YmZx  
下面就是f的实现,以operator/为例 0*^f EoV  
:1'1 n  
struct meta_divide n>^9+Rx|i  
  { r_ 9"^Er  
template < typename T1, typename T2 > zGO_S\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;,/G*`81B  
  { 5-a^Frmg#"  
  return t1 / t2; mMZ=9 ?m  
} f3,Xb ]h  
} ; k"dE?v\cG  
iw(`7(*  
这个工作可以让宏来做: \8Ewl|"N:u  
~Gg19x.#uW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `h'Ab63  
template < typename T1, typename T2 > \ K~&3etQF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qc9[/4R>  
以后可以直接用 :'H}b*VWx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -K^(L #G  
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 muK)Y w[#N  
(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。。。) UWCm:eRQ  
*}r6V"pH~  
-uAGG?ZER  
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  M+=q"#&  
' z^v}~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/L\|_:'  
class unary_op : public Rettype Hb!A\;>  
  { BaCzN;)  
    Left l; s0Y7`uD^  
public :  !vr A\d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,({% t  
IOrYm  
template < typename T > iee`Yg!EOH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0,LUi*10  
      { 8r.MODZG/  
      return FuncType::execute(l(t)); F j"]C.6B.  
    } @bFl8-  
F>u/Lh!  
    template < typename T1, typename T2 > '~6l 6wi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SZgan  
      { ^3&-!<*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0"@p|nAa  
    } . }tpEvAw}  
} ; a- /p/ I-%  
n  8|  
%eu_Pr6X  
同样还可以申明一个binary_op H~<wAer,Op  
e $5s],,n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +zFEx%3^  
class binary_op : public Rettype RoD9  
  { z\IZ5'  
    Left l; ,+_gx.H2j  
Right r; >&qaT*_g  
public : 3A b_Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :rmi8!o  
_ZuI x=!  
template < typename T > zy9W{{:P(1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SMm$4h R  
      { oW/H8q<wY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6nk.q|n:g  
    } oA ]F`N=  
# f{L;  
    template < typename T1, typename T2 > o, qBMo^.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -uK@2} NZ  
      { u bi6=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gc!&I+kd  
    } '^t(=02J  
} ; 2f0_Xw_V_  
|i'w"Tz4  
]O M?e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8g 2'[ci$q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E+aE5wmr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Luh*+l-nO  
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。 y=WCR*N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p["20 ?^  
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。。。 7!, p,|K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t4,(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) FE?^}VH  
下面是修改过的unary_op k$K>ml/h  
YcuHYf5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U| 1&=8l  
class unary_op ^$\#aTyFK  
  { {[FJkP2l  
Left l; 8F`799[p  
  }KL( -Ui$  
public : w 259':  
1A 9Gf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $QuSmA<4lS  
;ZLfb n3\  
template < typename T > Js8d{\0\  
  struct result_1 T ;JA.=I  
  { ,Z]4`9c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g(zoN0~  
} ; WO6;K]  
A&;Pt/#'  
template < typename T1, typename T2 > K"ytE2:3  
  struct result_2 e/u (Re  
  { c:G0=5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [kg*BaG:  
} ; [ U?a %$G>  
lF1ieg"i M  
template < typename T1, typename T2 > V\><6v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1-#Z"~c  
  { SSI('6Z/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #kDJ>r |&-  
} ~Aq$GH4  
%L;'C v  
template < typename T > +LAjh)m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l ilF _ y  
  { GGwHz]1L  
  return OpClass::execute(lt(t)); be{tyV  
} < {dV=  
f0lK ,U@P  
} ; ns[Q %_  
W_N!f=HW  
4wQ>HrS)(  
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 Gj([S17\0:  
好啦,现在才真正完美了。 CpF&Vy K  
现在在picker里面就可以这么添加了: S~LT Lv:>  
-nrfu)G  
template < typename Right > v/lQ5R1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k%?A=h  
  { eMC0 )B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _-g?6q  
} @=1kr ^i  
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。 J deGQ  
O:,Fif?;  
]):kMRv  
<oWoJP`G  
zmMz6\ $  
十. bind C %o^AR  
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。 gkyv[  
先来分析一下一段例子 &-0 eWwMW  
{$mj9?n=v  
i.`RQZ$,/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SLG3u;Ab  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D#,P-0+%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l6EDl0~r  
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。 +p:@,_  
我们来写个简单的。 p94 w0_m@|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >Kc>=^=5  
对于函数对象类的版本: K+_$ WT_  
O.8{c;  
template < typename Func > BSu ]NOwe  
struct functor_trait SQB[d3f  
  { )FrXD3 p  
typedef typename Func::result_type result_type; 7o]p0iLej  
} ;  /P/S0  
对于无参数函数的版本: Ug^v ]B9  
F$Q@UVA  
template < typename Ret > *Q8d &$ ^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &ii3Vlyzg  
  { )cy_d!  
typedef Ret result_type; -]h3s >t  
} ; ;tF7 GjEp  
对于单参数函数的版本: sy|{}NkA!  
<v)Ai;l,  
template < typename Ret, typename V1 >  !mX 2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?g$dz?^CK&  
  { 9H<6k*  
typedef Ret result_type; LAwl9YnG:  
} ; "3i=kvdz  
对于双参数函数的版本: S?5z  
YbrsXp"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qeyBZ8BG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HEjrat;5  
  { m_z1|zM}o  
typedef Ret result_type;  ? h$>7|  
} ; 7QlA/iKqK  
等等。。。 Rz!E=1Y$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F*_mHYa;  
>#RXYDd  
template < typename Func > Iz#h:O  
struct func_return S/ Y1NH  
  { .hCOi<wB  
template < typename T > ;Vad| -  
  struct result_1 %@{);5[  
  { DaW_-:@s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 24Y~x`W   
} ; Z;_WU  
oh5fNx  
template < typename T1, typename T2 > =B(zW .Gf  
  struct result_2 j_?U6$xi  
  { uL!{xuN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .jh uC#x{/  
} ; PT|W{RlNl  
} ; wK[xLf  
 [;D4,@A  
H5Rn.n(|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K@6tI~un  
(s,*soAN  
template < typename Func, typename aPicker > /R< Q~G|\  
class binder_1 ipEsR/O  
  { *fq=["O  
Func fn; Nd&u*&S  
aPicker pk; kg$<^:uX  
public : Zjt3U;Y  
DiAPs_@  
template < typename T > pbivddi2  
  struct result_1 eA>O<Z1>  
  { '$M=H.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Q\b$=,:  
} ; Xv'M\T}6C+  
ztG_::QtG]  
template < typename T1, typename T2 > DB yRP-TH  
  struct result_2 +>oVc\$  
  { aT#R#7<Eg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5w`v 3o  
} ; !V.'~xj  
<BQ4x.[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6ZVJ2xs[%  
!9i,V{$c`"  
template < typename T > -\j}le6;c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S5'BXE,  
  { #`/KF_a3\>  
  return fn(pk(t)); 5isejR{r  
}  7[55  
template < typename T1, typename T2 > Z-b^{uP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K ^1bR(a  
  { S >uzW #  
  return fn(pk(t1, t2)); EpeTfD  
} "j9,3yJT  
} ; k@AOE0m  
R\+p`n$  
Nl7"|()e  
一目了然不是么? 8 @!/%"Kt2  
最后实现bind b:>(U.   
z@$7T: H>  
O'" &9  
template < typename Func, typename aPicker > |-I[{"6q$@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y*0%l q({H  
  { B5!$5 Qc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4)iSz>  
} bzmT.!  
Fy<dk}@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k oC2bX  
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。 ~xu<xy@E  
5 %q26&  
十一. phoenix JcZs\ fl9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?G1-X~Z8  
H.j(hc'  
for_each(v.begin(), v.end(), 6d,jR[JP  
( q?&vV`PG5  
do_ Tm@mk  
[ y&A*/J4P  
  cout << _1 <<   " , " 0,nDyTS^  
] ]xA;*b;| h  
.while_( -- _1), 5>q|c`&}E  
cout << var( " \n " ) u%#bu^4"  
) DPi%[CRH  
); ;]MHU/  
$r9Sn  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b3x!tuQn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  8OZc:/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U=p,drF,A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [a 5L WW  
NZ'S~Lr   
 OR4!73[I  
template < typename Cond, typename Actor > J \1&3r|R  
class do_while eM+]KG)}  
  { xe2Ap[Y'M  
Cond cd; _;{n+i[  
Actor act; "a;JQ:  
public : k#ED#']N  
template < typename T > Q! ]  
  struct result_1 v-X1if1%  
  { 4)-LlYS_d<  
  typedef int result_type; ;p/RS#  
} ; G1vWHa7n;f  
oKiBnj5J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7Cx%G/(  
B+wSLi(  
template < typename T > bJ]g2C7`36  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I' ej?~  
  { ;_,=  
  do g ` 6Xrf  
    { _NA0$bGN9  
  act(t); GrW+P[j9  
  } %s%v|HDs  
  while (cd(t)); AIF?+i%H}  
  return   0 ; fEWS3`Yy  
} r~z-l,  
} ; sbrU;X_S  
x;l\#x/<  
"ZNiTND  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P(d4~hS  
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。 ^{_`jE  
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。 <jQ?l% \  
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。 9@#Z6[=R,  
下面就是产生这个functor的类: u}JL*}Q  
^LE`Y>&m  
j\("d4n%C  
template < typename Actor > ?3Se=7 k  
class do_while_actor SY["dcx+  
  { .:*V CDOM  
Actor act; nfq  
public : g9H~\w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vdYd~>w  
{%'(IJ|5z  
template < typename Cond > ]YQlCx`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B8'" ^a^&-  
} ; i))S%!/r~  
cV_nYcLkz  
C#`eN{%.YT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }L{en  
最后,是那个do_ ync2X{9D  
zJOjc/\  
[7ZFxr\:!  
class do_while_invoker 9;k_"@A6  
  { l!<Nw8+U  
public : E#`=xg  
template < typename Actor > H*!j\|v0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =4"D8 UaHr  
  { Bl2y~fCA  
  return do_while_actor < Actor > (act); F"#bCnS  
} fKf5i@CvB@  
} do_; G\?fWqx  
 Y5 $5qQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 81fpeoNO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G%  
最后来说说怎么处理break和continue En&ESW N  
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。 Pq>r|/~_  
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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