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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IVmo5,&5(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C9;kpqNG#u  
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, 6MI8zRX  
8b=_Y;  
eV~goj  
K<J9 ~  
  class filler :zR!/5  
  { LIrb6g&xj_  
public : T^q 0'#/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L: x-%m%w  
} ; :E?V.  
#A.@i+Zv  
54qFfN8O  
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: fc@A0Hf  
'B}qZCy W  
048kPXm`  
XX~,>Q}H=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ch]29  
wyG;8I  
:Tq~8!s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nRY5xRvK  
:hA#m[  
E\$W_Lmr  
Q@HV- (A  
二. 战前分析 i mM_H;-X  
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。 c`Wa^(  
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 -{A<.a3P}=  
u=yOu^={  
|cY`x(?yP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GKCroyor  
  /* --------------------------------------------- */ 9!tW.pK5  
vector < int *> vp( 10 ); \j.:3X r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t g/H2p^Y  
/* --------------------------------------------- */ FPTK`Gd0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h7@6T+#WoT  
/* --------------------------------------------- */ g `4<9RMun  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mV m Gg,  
  /* --------------------------------------------- */ I 2DpRMy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !o-@&q  
/* --------------------------------------------- */ YbLW/E\T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |nF8gh~}  
L=h'Qgk%  
.sA.C] f  
<\FH fE  
看了之后,我们可以思考一些问题: hzC>~Ub5  
1._1, _2是什么? r_.S>]  
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。 Vz[C=_m  
2._1 = 1是在做什么? 'm9` 12 H  
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。 "I TIhnE  
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。 P>6{&(  
k_R"CKd  
`,0}ZzaV&  
三. 动工 tI{_y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @lt#Nz  
1nOCQ\$l  
/Q )\+  
j~QwV='S  
template < typename T > Qei" '~1a  
class assignment { "E\Jcjl\  
  { R GX=)  
T value; c"xK`%e  
public : UZ$/Ni  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,=N.FS  
template < typename T2 > k+4#!.HX^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cls%M5MH  
} ; 07$o;W@  
xwty<?dRW1  
|)G<,FJQE_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (tQc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vcd\GN*4f  
{ BHO/q3  
G#1GXFDO{  
PxE3K-S)G  
  class holder Lh<).<S  
  { [1KuzCcK}  
public : bu"!jHPB  
template < typename T > 0|b>I!_"g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &VcV$8k  
  { ]+$?u&0?w  
  return assignment < T > (t); W}1 ;Z(.*  
} Tb-F]lg$  
} ; ;UP$yM;  
UY 2OZ& &  
2Hv+W-6v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yiI1x*^  
>"<Wjr8W!$  
  static holder _1; !g.?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EZ`{Wnbq  
 RX5dO%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CWS4lx  
而不用手动写一个函数对象。 b_):MQ1{  
xP,hTE  
YgoBHE0#  
FsryEHz  
四. 问题分析 188*XCtjQ9  
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。 5PnDN\  
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。 k;L6R!V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :,I:usW"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :a)u&g@G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Oc; G(l(  
4a]P7fx-  
五. 问题1:一致性 &! ?eL  
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?| <"|,"hA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GM<-&s!Uj  
Wxe0IXq3Nn  
struct holder OBAi2Vw  
  { &8 x-o,  
  // yvYad  
  template < typename T > vZoaT|3 G]  
T &   operator ()( const T & r) const eGHaY4|  
  { }>X~  
  return (T & )r; *D3/@S$B  
} IN G@B#Cl  
} ; ?3xzd P  
F@:'J\I}:  
这样的话assignment也必须相应改动: DDH:)=;z  
nj53G67y  
template < typename Left, typename Right > Wiu"k%Qsh  
class assignment U`m54f@U  
  { }AH] th  
Left l; Z)aUt Srf  
Right r; _f:W?$\ho  
public : 3Ims6I]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # 4PVVu<  
template < typename T2 > &pp|U}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :[!j?)%>  
} ; ]P?vdgEM&  
C 6AUNRpl  
同时,holder的operator=也需要改动: Z/;aT -N  
Nu7 !8[?r*  
template < typename T > w*JGUk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^]-6u:J!  
  { Q)[C?obd v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); > "=>3  
} 6f*CvW  
& 9 ?\b7  
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。 [1 9,&]z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qm o9G  
0=E]cQwh  
return l(rhs) = r; *ppffz  
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。 xX4N4vb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "!%l/_p?  
%F4%H|G  
template < typename Tp > `lt"[K<  
class constant_t Gk /fBs  
  { X(-4<B  
  const Tp t; n#OB%@]<V  
public : J6FV]Gpv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?m? ::RH  
template < typename T > r|Tcfk]%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K&KWN]  
  { 8eHyL  
  return t; s6^>F/x  
} 3x'|]Ns  
} ; W]5w \  
,>mrPtxN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^RtIh-Z.9  
下面就可以修改holder的operator=了 b?QoS|<e?  
` v@m-j6  
template < typename T > ~AT'[(6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y#P%6Fy  
  { @7j AL-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C={Y;C1  
} VZmLS 4E  
@'!SN\?W8  
同时也要修改assignment的operator() <T|3`#o0  
l&Q`wR5e  
template < typename T2 > EGF '"L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 76h ,]xi  
现在代码看起来就很一致了。 =mp;.k95  
zsyIV!(  
六. 问题2:链式操作 #Kex vP&*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 orMwAV  
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。 6.nCV 0xA  
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。 FSW_<%  
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。 <+vw@M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +Kbjzh3<wG  
iVq'r4S  
template < typename T > F%D.zvKN  
struct result_1 XXn67sF/  
  { ]a*d#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0*D$R`$  
} ; %.-4!vj  
GM f `A,>  
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: T&u5ki4NE  
z !rL s76  
template < typename T > *kDCliL  
struct   ref U7}yi$WT  
  { ieCEo|b  
typedef T & reference; qL3;}R  
} ; {dMsz   
template < typename T > qwgPk9l  
struct   ref < T &> j0evq+  
  { G[I"8iS,  
typedef T & reference; JL}_72gs  
} ; dV$gB<iS  
Y;^l%ePuW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZyPVy  
.Una+Z  
template < typename T > ARwD~ Tr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8ek@: Mw  
  { W^LY'ypT  
  return l(t) = r(t); ( !fKNia@S  
} :Cs4NF   
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。 f=gW]x7'R+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .p]RKS=(:  
k(7&N0V%zz  
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 iYm-tsER;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ']z{{UNUN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YdC6k?tzS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x '>9d  
最后的布局是: 4`]^@"{  
                Add ,|H `e^  
              /   \ D_^ nI:  
            Divide   5 VfC<WVYiZ  
            /   \ &zeyE;/Hj  
          _1     3 ][h%UrV  
似乎一切都解决了?不。 ]]9R mh=  
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。 $f=J2&D,Cz  
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。 {xB!EQ"  
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: s.N/2F& *W  
Pz|>"'  
template < typename Right > q{I%Q)t)gU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1 A !bE  
Right & rt) const Ed,~1GanY  
  { p Vw}g@<M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )SRefW.v  
} u jq=F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9gEwh<  
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。 ?; +1)>{  
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。 )E@.!Ut4o  
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。 JNYFD8J~  
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。 z] P SpUd  
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? }mq6]ZrK  
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: wyj{zWRJp  
xU>WEm2  
template < class Action > a#y;dK  
class picker : public Action l%puHZ)t  
  { 5Y'qaIFR  
public :  ~f1%8z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lVR~Bh  
  // all the operator overloaded T?soJ]A  
} ; #TX/aKr:  
E+R1 !.  
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。 q`H_M{26!y  
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: mD0f<gJ1  
ith 3 =`3  
template < typename Right > Bp`]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A8fOQ  
  { ;F!5%}OcL%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iWB=sL&p  
} aS{n8P6vW  
(*nT(Adk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [.'|_l  
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。 &(G\[RWp\  
gk[aM~p  
template < typename T >   struct picker_maker 3kIN~/<R+7  
  { Ym{tR,g7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?{|q5n  
} ; 6?mibvK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +[AQUc  
  { % X+:o]T  
typedef picker < T > result; THbh%)Zv+  
} ; !N7s dY  
}=UHbU.n~!  
下面总的结构就有了: ?'Xj g#}<  
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。 W*4-.*U8a  
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。 o"Euwh!!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O=&0H|B  
至此链式操作完美实现。 m!4ndO;0vh  
 Ins`l  
)}]g] g  
七. 问题3 S)k*?dQ##R  
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。 I<4Pur>"  
EXwo,?I  
template < typename T1, typename T2 > oMD>Yw c-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D},>mfzF  
  { 5k3n\sqZA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <fjX[l<Uz  
} {3p4:*}  
Av$^  
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: F/bT)QT<f  
?m=N]!n  
template < typename T1, typename T2 > *,)Md[  
struct result_2 :q7Wy&ow  
  { k\YG^I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a| x.C6P e  
} ; axRV:w;E<  
FQ2  
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? a %'the  
这个差事就留给了holder自己。 _AYK435>N  
    RtP2]O(F  
Xy&A~F  
template < int Order > 6BHXp# #z  
class holder; e *(!^Q1  
template <> }DE g-j,F  
class holder < 1 > B5VKs,g  
  { ygS;$2m%2  
public : 9ni1f{k  
template < typename T > C'@i/+  
  struct result_1 Ae^~Cz1qz  
  { #$+*;  
  typedef T & result; } FlT%>Gw  
} ; p8H'{f\G  
template < typename T1, typename T2 > .fFCC`&T  
  struct result_2 A*R^n}sh  
  { | y# Jx  
  typedef T1 & result; S8w _ii3zd  
} ; v ~?qz5:K~  
template < typename T > o&zJ=k[4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x{8xW0  
  { fZzoAzfv2  
  return (T & )r; |&nS|2.'  
} qIE9$7*X  
template < typename T1, typename T2 > [nG<[<0G;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2K6qY)/_  
  { c|B('3h  
  return (T1 & )r1; Mj?`j_X  
} /-qNh >v4  
} ; R)( T^V`{  
:WS@=sZN  
template <> ufZDF=$7  
class holder < 2 > =/+-<px  
  { j'<<4.(  
public : gHEu/8E  
template < typename T > Ugt/rf5n  
  struct result_1 gNrjo=  
  { UiP"Ixg6  
  typedef T & result; 6|%?tex  
} ; f#"J]p  
template < typename T1, typename T2 > { Fb*&|-n  
  struct result_2 bMu+TgAT,  
  { vHc%z$-d  
  typedef T2 & result; @#>rYAb8,  
} ; SC!RbW@3  
template < typename T >  #ut  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]e^&aR5f"  
  { Jk11fn;\>  
  return (T & )r; kGS;s B  
} qu@~g cE  
template < typename T1, typename T2 > xY8$I6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t]g-CW 3  
  { o5O#vW2Il&  
  return (T2 & )r2; A_ZY=jP   
}  6f>{"'  
} ; 9Cp-qA%t  
)5JFfp)#  
|?xN\O^#}  
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%FwXaO#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]t,BMu=%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :zbQD8jv  
Hqx-~hQO  
return l(i, j) = r(i, j); KYhwOGN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b<ZIWfs  
9(7-{,c  
  return ( int & )i; '<xXK@=KEI  
  return ( int & )j; "ycJ:Xv49  
最后执行i = j; P%VSAh\|n  
可见,参数被正确的选择了。 A#<?4&  
.},'~NM]  
7`Ak) F:V  
h0f;F@I  
\fd v]f  
八. 中期总结 EwT"uL*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: D|p9qe5%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fu ,}1Mq#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  _,0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $G+@_'  
Y%^w:|f^  
5yo%$i8I  
k FD; i  
~&{S<Wl  
'ya{9EdlT  
九. 简化 yYYSeH  
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。 ^*Q ?]N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (gU!=F?#m  
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: )m)-o4c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xml7Uarc  
  +-*/&|^等 |F[+k e  
2. 返回引用。 KqJs?Won  
  =,各种复合赋值等 50wulGJud  
3. 返回固定类型。 ]7BvvQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !hy-L_wL]  
4. 原样返回。 =R|HV;9 h  
  operator, ]|a g  
5. 返回解引用的类型。  A,<E\  
  operator*(单目) fOGFq1D  
6. 返回地址。 P>D)7 V9Hh  
  operator&(单目) mdDOvm:&  
7. 下表访问返回类型。 Sy_G,+$\  
  operator[]  'KL0@l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v$v-2y'%  
  operator<<和operator>> -f^tE,-  
P4'Q/Sj  
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。 I6av6t}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p)-^;=<B3  
q3N jky1w  
template < typename Left > o#Dk& cH  
struct value_return ()?(I?II  
  { `UaD6Mc<Mz  
template < typename T > +GN(Ug'R  
  struct result_1 `HSKQ52  
  { _< V)-Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; exUFS5d  
} ; "+nRGEs6  
P3=G1=47U  
template < typename T1, typename T2 > MJO-q $)c  
  struct result_2 ksUcx4;a@F  
  { -d/ =5yxL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JFmC\  
} ; pYEMmZ?L  
} ;  7xlkZF  
X`K<>0.N  
lrE5^;/s1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8/#A!Ww]  
Pmx -8w  
下面我们来剥离functor中的operator() )2o?#8J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h7oo7AP  
JPHL#sKyz  
return l(t) op r(t) +3BN}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J*A,o~U|  
return op l(t) | YWD8 +  
return op l(t1, t2) C.-,^+t;g  
return l(t) op [|$h*YK  
return l(t1, t2) op VCkq"f7c w  
return l(t)[r(t)] n( yn<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ll't>)  
YkSl^j[DHs  
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: +Kc  
单目: return f(l(t), r(t)); CK@@HSm}l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $%d*@ 'c  
双目: return f(l(t)); V f&zL Sgr  
return f(l(t1, t2)); FD #8mg  
下面就是f的实现,以operator/为例 O0v}43J [  
PFjL1=7I  
struct meta_divide b8t7u  
  { qe#tj/aZ  
template < typename T1, typename T2 > 0[(8   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ? OM!+O  
  { !f [_+CD  
  return t1 / t2; <'oQ \eB  
} PC8Q"O  
} ; (ZZ8L-s  
>+1duAC  
这个工作可以让宏来做: q3!bky\  
lUZ+YD4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .`eN8Dl1  
template < typename T1, typename T2 > \ h[Y1?ln&h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K\r8g=U  
以后可以直接用 + &Eqk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .L~AL|2_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (w3YvG.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2/^3WY1U  
ES7s1O$#  
ouQ T  
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 M6j y\<a  
~36!?&eA8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g3y~bf  
class unary_op : public Rettype @": ^)87  
  { tyFzSrfc  
    Left l; ^n z.j  
public : n-;`Cy`k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k y7Gwc  
wi=v}R_  
template < typename T > vk^xT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n7[V&`e_  
      { 1Pu~X \sO  
      return FuncType::execute(l(t)); lL3U8}vn  
    } *g2x%aZWbG  
Jnov<+  
    template < typename T1, typename T2 > T8$y[W-c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V 5mTP'  
      { g) jYFfGfH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~$^XP.a.  
    } }Sv:`9=  
} ; T0)@pt7>  
#\OA)`U  
~f98#43  
同样还可以申明一个binary_op aW7^d'ZZ\  
8l`*]1.W<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f]CXu3w(J  
class binary_op : public Rettype 4!?eRY  
  { wmLs/:~  
    Left l; VI86KJu  
Right r; ^ Ze=uP  
public : 4tBYR9|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q;rX;p^W  
"chDg(jMZ  
template < typename T > e9 B064  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iYy1!\  
      { S,he6zS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {`@G+JV~Jw  
    } |CyE5i0  
FZn w0tMq  
    template < typename T1, typename T2 >  b>ySv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Xr.'(U  
      { KZf+MSq? B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VOLj>w  
    } gPPkT"  
} ; WNtW|I V  
ww1[rCh\+  
]/L0,^RI  
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 <e6#lFQqK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OneY_<*a<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D&y7-/  
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。 K}Qa~_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vFmZ<C' )  
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。。。 3bI9Zt#J%&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 es7=%!0  
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) &oMh]Z*:  
下面是修改过的unary_op "w<#^d_6  
kAUymds;O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ef4 i:.  
class unary_op ~P-mC@C  
  { CrTw@AW9)  
Left l; p!%pP}I  
  G3T]`Atf  
public : -Q Nh  
~k5W@`"W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YoFxW5by  
z F;K  
template < typename T > Q"#J6@  
  struct result_1 fk-RV>yr  
  { X:{!n({r=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A04U /;  
} ; q) KKvO  
!&E-}}<  
template < typename T1, typename T2 > W(p_.p"  
  struct result_2 Ow,b^|  
  { 8z\xrY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]Hv[IodJ  
} ; #/37V2E  
Fsg*FH7J  
template < typename T1, typename T2 > F!K>Kz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lyhiFkO iH  
  { _aeBauD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); COlaD"Y  
} 'J|_2*  
MolgwVd  
template < typename T > 6Kz,{F@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x,' !gT:j  
  { \~wMfP8  
  return OpClass::execute(lt(t)); $ocdI5  
} 9lE_nc  
/>>\IR  
} ; FpU>^'2]  
d#wVLmKZ  
q@2siI~W  
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 pfI&E#:5  
好啦,现在才真正完美了。 I%Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dvln/SBk  
 !}$$:  
template < typename Right > TD_Oo-+\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wc 'H  
  { Etm?'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g9F?z2^  
} #`s"WnP9'!  
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。 poFg 1  
m#p'iU*va,  
N{>n$ v}  
> Nr#O  
#X"@<l4F  
十. bind kG*~ |ma  
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。 Oow2>F%_#  
先来分析一下一段例子 BDVtSs<7  
8dhUBJ0_  
v &+R^iLE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i}?>g-(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QmIBaMI#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1BEHw?dLU  
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。 ? =+WRjF  
我们来写个简单的。 9cm#56  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: { (}By/_  
对于函数对象类的版本: Z/J y'$x  
yV(\R  
template < typename Func > T[A 69O]v  
struct functor_trait :~^ (g$Z  
  { L/^I*p,  
typedef typename Func::result_type result_type; ?z u8)U  
} ; >o,TZc\  
对于无参数函数的版本: E4xa[iZ  
40 0#v|b  
template < typename Ret > cN9t{.m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H>@+om  
  { t |oR7qa{w  
typedef Ret result_type; CJI~_3+K  
} ; ;A!BVq  
对于单参数函数的版本: 7x a>  
Q NVa?'0"Y  
template < typename Ret, typename V1 >  8dyg1F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wlmRe`R  
  { {]|J5Dgfe  
typedef Ret result_type; 0SPk|kr  
} ; dcT80sOC  
对于双参数函数的版本: */DO ex"y  
{1 94!S4z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0qT%!ku&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wo ,?+I  
  { 29q _BR *:  
typedef Ret result_type; Z EO WO  
} ; ^G-@06/!  
等等。。。 y*h<MQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6S\8$  
Y[S1$(K&*  
template < typename Func > WOf 4o  
struct func_return 4v|W-h"K  
  { u> / TE  
template < typename T > 61 ~upQaR  
  struct result_1 g$o&Udgs  
  { ;6hOx(>`=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2)~> R  
} ; 1@=po)Hnp  
!5?<% *  
template < typename T1, typename T2 > =E{`^IT'R  
  struct result_2 da~],MN  
  { tFl"n;~T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &YeA:i?  
} ; NW)1#]gg%  
} ; gv{ >`AN  
j 1HW._G  
^y4Z+Gu[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /|&*QLy  
kz7(Z'pw  
template < typename Func, typename aPicker > Fea(zJ_  
class binder_1 /JU.?M35  
  { IdxzE_@  
Func fn; w)jISu;RG  
aPicker pk; G<;*SYAb  
public : S>; 5[l 4  
9 JK Ew  
template < typename T > HLHz2-lI  
  struct result_1 x3eZ^8^1}  
  { f'3$9x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :T(|&F[(  
} ; gbagi+8s`%  
dcWD(-  
template < typename T1, typename T2 > jm r"D>  
  struct result_2 ##4HYQ%E  
  { Mh 7DV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {T~#?v(  
} ; -RK- Fu<e  
-`TEVS?`l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9k[9P;"F:  
Pd]|:W< E  
template < typename T > 5.J.RE"M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]:/Q]n^  
  { mUx+Y]Ep  
  return fn(pk(t)); 63x?MY6  
} t5IEQ2  
template < typename T1, typename T2 > iMRwp+$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '(jG[ry&T  
  { [;myHI`tw  
  return fn(pk(t1, t2)); Nu~lsWyRI5  
} % +\. " eC  
} ; Hg (Gl  
TrR8?-  
]L}dzA?:  
一目了然不是么? j^2j& Ta  
最后实现bind v1,oilL  
DkAAV9*  
yyy|Pw4:Z  
template < typename Func, typename aPicker > I[X772K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &~U ]~;@  
  { B@ KQ]4-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ('p5:d  
} Tc3yS(aq  
^\,E&=/}M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K@w{"7}  
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。 0NX,QD  
^@NU}S):yN  
十一. phoenix k2UVm$}u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x.R4% Z  
!brf(-sr)  
for_each(v.begin(), v.end(), ZO$%[ftb  
( jdJ>9O0A,  
do_ R]*K:~DM  
[ SGlNKA},A  
  cout << _1 <<   " , " KL Xq\{X  
] [0D .K}7|  
.while_( -- _1), ijx0gh`~  
cout << var( " \n " ) 0>Z_*U~6  
) *% @h(js  
); =+d?x 56  
2*#|Nj=^  
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: sZF6h=67D  
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 <0q;NrvUb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qv/=&_6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Hc(OI|z~  
kt$jm)UI~l  
XACm[NY_  
template < typename Cond, typename Actor > ]-QA'Lq  
class do_while ,:\|7F  
  { TT3|/zwn  
Cond cd; W-zP/]Dh  
Actor act; mF^v~  
public : _n>,!vH  
template < typename T > AbmAKA@  
  struct result_1 EG |A_m85  
  { e.V:)7Uc  
  typedef int result_type; PBkt~=j  
} ; ,{?%m6.lE  
}Y36C.@H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [87,s.MK  
%;YHt=(1*X  
template < typename T > $(>+VH`l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RF0HjgP  
  { ,',o'2=!  
  do = 6\^%  
    { )~ h}  
  act(t); o`N  9!M  
  } :1KpGj*F  
  while (cd(t)); (,Df^4%7  
  return   0 ; ]yPqLJ  
} ZoZ| M a  
} ; :'*~uJrR  
3y8G?LL/[7  
9\JF`ff_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r#] WI|  
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。 $,Yd>%Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .z}~4BY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K~eh P[^  
下面就是产生这个functor的类: P;]F(in=  
`(/w y  
AoL2@C.C%D  
template < typename Actor > Ng>h"H  
class do_while_actor dQR-H7U  
  { Qhcu>r a  
Actor act; ?]Xpi3k  
public : qVwIo.g!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =xx]@  
'qX|jtdM  
template < typename Cond > G<rHkt@[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #d2.\X}A"3  
} ; z]D69O b  
FZE"7ec>m  
Bad:n o\W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O~K>4 ax  
最后,是那个do_ gi _5?$  
` 3K)GA  
O2dW6bt  
class do_while_invoker )*x6 FfTUd  
  { u-G+ j)  
public : bTs?!~q  
template < typename Actor > yT9@!]^L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % 0+j?>#X  
  { 1gN=-AC  
  return do_while_actor < Actor > (act); !LN?PKJ  
} s'J:f$flS  
} do_; g:Xhw$x9  
Av V|(K"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ' AEE[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 56-dD5{hxR  
最后来说说怎么处理break和continue xCl1g4N  
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。 =uYYsC\T  
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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