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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |iLeOztuE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g % q7  
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, z[0L?~$  
0fxA*]h  
:(} {uG  
D *Siy;  
  class filler !lm^(SSv  
  { _:+W0YS  
public : =\J^_g4-l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?#ndMv!$  
} ; ~PHAC@pU  
, =IbZ  
~d/Doi  
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: !vr">@}K  
#lM!s  
%&c[g O!Za  
cm%QV?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }KCXo/y  
f6PXcV  
7Nh6 `  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0 !E* >  
28d:  
lD6hL8[  
p!AQ  
二. 战前分析  ZajQ B  
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。 <#7}'@  
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 w)&]k#r  
@+syD  
9:!n'mn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #i7!  
  /* --------------------------------------------- */ 4Mi*bN,  
vector < int *> vp( 10 ); }bIEWho  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I=x   
/* --------------------------------------------- */ wS%I.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wDem }uO  
/* --------------------------------------------- */ 5G_*T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }{ pNasAU  
  /* --------------------------------------------- */ $ZK4Ps -$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b?CmKiM%  
/* --------------------------------------------- */ uCNQ.Nbf C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r@e_cD] M  
5[al^'y  
|w>"oaLN|Q  
m589C+7  
看了之后,我们可以思考一些问题: k^C;"awh  
1._1, _2是什么? &Km?(%?  
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。 lR{eO~'~V  
2._1 = 1是在做什么? b&*^\hY9b  
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。 S@Yb)">ZQ  
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。 W7l/{a @  
UQPd@IVu6  
6y%BJU.I  
三. 动工 6@wnF>'/\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (vz)GrH>  
UrH^T;#  
5;>M&qmN  
g5V9fnb!d  
template < typename T > 6IPhy.8  
class assignment S%Pk@n`z]  
  { vo!:uvy;2  
T value; cGsP0LkHC  
public : , y{o!w  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^(N+s?  
template < typename T2 > ;#EB0TK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <Sm =,Sw  
} ; UmiW_JB  
I?4J69'  
q_OIzZ@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .#5<ZAh/?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qnrf%rS  
^5 F-7R8Q  
D4Uz@2_  
#n{wK+lz  
  class holder yeE_1C .  
  { H<}<f:  
public : Lt@4F   
template < typename T > /A_</GYs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *ErTDy(   
  { '3[Ecy#  
  return assignment < T > (t); 9s73mu`Twg  
} Tl8S|Rg  
} ; tI*u"%#t  
: 60PO  
_#f/VE  
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: Arir=q^2  
b1nw,(hLY  
  static holder _1; O4 \GL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &r~~1BnpHm  
w]tv<U={  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~M(K{6R  
而不用手动写一个函数对象。 M (b'4  
Ip.5I!h[Xb  
|WXu;uf$.u  
%CF(SK2w  
四. 问题分析 v :6`(5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?.\ CUVK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pSE"] N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S;+bQ.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X]C-y,r[M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jGR_EE  
P8DJv-f`  
五. 问题1:一致性 OjJlGElw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j,6dGb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yi7`iC  
Ln[R}qD  
struct holder e`k 2g ^  
  { #4%,09+  
  // ;o%r{:lng  
  template < typename T > g@MTKqs  
T &   operator ()( const T & r) const P~ffgzP  
  { ll[U-v{  
  return (T & )r; ^uIZs}=+  
} ws?p2$Cla  
} ; }(op;7  
g3LAi#m  
这样的话assignment也必须相应改动: uO,90g[C/R  
6D{|!i|r4  
template < typename Left, typename Right > 1k{ E7eL  
class assignment NkNw9?:#4  
  { bi#o1jR  
Left l; o2a`4K  
Right r; ln9MVF'!&  
public : n U$Lp`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [5a`$yaQ  
template < typename T2 > j,EE`g&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  PovPO  
} ; :E4i@ O7%  
cU%#oEMf<  
同时,holder的operator=也需要改动: -a&wOn-W  
 <gf:QX!  
template < typename T > 2NIK0%6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #^!oP$>1  
  { RX?Nv4-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *|_u~v:)|5  
} 9e=F  
 fJc,KZy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Gp; [WY\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .LnXKRd{  
*% Vd2jW/  
return l(rhs) = r; &Vnet7LfU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @iC!Q>D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J>!p^|S{  
I4qzdD  
template < typename Tp > \Qu~iB(Y  
class constant_t )c]GgPH  
  {  Gp@Y=mU  
  const Tp t; 8 l}tYl`|  
public : | 2p\M?@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8{%/!ylJz  
template < typename T > N7+K$)3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0)k%nIhj  
  { mQ VduG  
  return t;  ?o9l{4~g  
} pfZn<n5p  
} ; =Q3Go8b4HJ  
9DKmXL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?D57HCd`n  
下面就可以修改holder的operator=了 \m5:~,p=  
<C# s0UX  
template < typename T > W%0-SR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '~liDz*O   
  { \ {"8(ELX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tQo"$ JN}  
} W=I%3F_C"R  
G\jr^d\  
同时也要修改assignment的operator() 5XFhjVmEL  
EU>@k{Qt  
template < typename T2 > -_>c P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7-W(gD!`  
现在代码看起来就很一致了。 w>/KQ> \"  
rd%3eR?V  
六. 问题2:链式操作 d 'x;]#S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8V=I[UF.1?  
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。 c7 wza/r>  
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。 `1M_rG1/+  
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。 uZ<Bfrc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~g1@-)zYxK  
Qbt fKn95  
template < typename T > Axj<e!{D  
struct result_1 m_\CK5T_  
  { rUx%2O|qu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =k3QymA  
} ; m='+->O*'l  
=wS:)%u  
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: z-krL:A  
PcDPRX!@  
template < typename T > .u W_(Rqg  
struct   ref gj6"U {D  
  { -W+dsZ Sv8  
typedef T & reference; Srol0D I  
} ; mz9Kwxe  
template < typename T > {D`F$=Dlw  
struct   ref < T &> ~aA+L-s|  
  { aW w`v[v  
typedef T & reference; [m}x  
} ; .Ddl.9p5  
oY+RG|j@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A{&Etu(K  
b*P \a  
template < typename T > pxDZ}4mOh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &(Xp_3PO  
  { U?xl%qF`)  
  return l(t) = r(t); G>#L  
} Br-y`s~cP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #cjB <APY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #BT= K  
UT[KwM{y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 = 2My-%i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {oz04KGsH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v oC< /}E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ij#%Qu  
最后的布局是: Pw$'TE}  
                Add wx<5*8zP  
              /   \ 6"ZQN)7  
            Divide   5 1<bSHn9  
            /   \ z^Oiwzo  
          _1     3 <@;eN&  
似乎一切都解决了?不。 jUBlIVl]  
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。 J )@x:,o  
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。 ~POe0!}  
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: #H7(dT  
4I{|M,+  
template < typename Right > Eq'{uV:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6@Eip[e  
Right & rt) const 3 5|5|m a  
  { *dUnP{6g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DrMcE31  
} Nm\I_wjX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }=XL^a|V  
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。 }o)GBWqHR  
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。 (qohb0  
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。 #n~/~*:i92  
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<  
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? L$7v;R3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sjShm  
%9Ulgs8=  
template < class Action > f$(w>B7..  
class picker : public Action C_'Ug  
  { {&K#~[)  
public : [Hn+r &  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (CuaBHR  
  // all the operator overloaded ^IQC:2 1  
} ; -qx Z3   
E37`g}ZS  
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。 D5AKOM!`  
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: nSd?P'PFg  
$9Z8P_^.0(  
template < typename Right > tw*qlbFHv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ';b/D   
  { (qB$I\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QdDdrR^&  
} /l:3* u  
PPE:@!u<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > , JVD ;u  
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。 }\l5|Ft[!  
mjy%xzVr6^  
template < typename T >   struct picker_maker 3R4-MK  
  { n %"s_W'E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PX]A1Kt?  
} ; z KJ6j]m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HESwz{eSS  
  { }>)"!p;t_  
typedef picker < T > result; wPqIy}-  
} ; jL`S6E?7  
r,yhc =  
下面总的结构就有了: |? r,W ~9`  
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。 ].:S!QO  
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。 (M5=8g%>d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >@T ZYdl  
至此链式操作完美实现。 V=E9*$b]  
#a}fI  
o{zo-:>Jp  
七. 问题3 {I(Euk>lR  
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。 S' TF7u  
A "S})  
template < typename T1, typename T2 > %)q5hB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b/O~f8t  
  { M^g"U`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %&z9^}Vd[  
} ,ci tzh  
,)oUdwR k  
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: <=jE,6_|  
t3U*rr|A  
template < typename T1, typename T2 > nC[L"%E|se  
struct result_2 zL)m!:_  
  { na8A}\!<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \>9%=32u.  
} ; \[Rh\v&  
cB?HMLbG>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  >cSc   
这个差事就留给了holder自己。 Dc BTW+  
    PiAA,  
$&lS7}  
template < int Order > h'kgL~+$  
class holder; y4M<L. RO  
template <> H> _%ZXL  
class holder < 1 > YSv\T '3  
  { bU_9GGG|  
public : 5=Gq d4&*  
template < typename T > =@{H7z(p&  
  struct result_1 = #ocp  
  { 8 +uOYNXsA  
  typedef T & result; H#wn3O  
} ; Ld+}T"Z&M>  
template < typename T1, typename T2 > 6!b96bV  
  struct result_2 6,s@>8n  
  { \zgRzO'N  
  typedef T1 & result; =%$ _)=}J  
} ; 52-^HV  
template < typename T > r=qb[4HiV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yuKfhg7  
  { R.> /%o  
  return (T & )r; "t4~xs`~X  
} xNq&_oY7  
template < typename T1, typename T2 > F/@#yQv?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N:gS]OI*  
  { wm@1jLjrQ  
  return (T1 & )r1; WWq)Cw R  
} 0W]Wu[k  
} ; d [K56wbpx  
9[$g;}w  
template <> Kw925@W  
class holder < 2 > \]y$[\F>  
  { Jq?ai8  
public : (AR-8  
template < typename T > f N t  
  struct result_1 L>pP3[~DV  
  { 6>bKlYl&9  
  typedef T & result; 0g`WRe  
} ; n6ud;jN|  
template < typename T1, typename T2 > ,n&Dg58K  
  struct result_2 G 7zfyw}W  
  { WY<ip<  
  typedef T2 & result; OEZXV ;F  
} ; /mqEc9sq,  
template < typename T > QE-t v00  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l2n>Wce9  
  { I>ofSaN  
  return (T & )r; 8kO|t!?:U  
} b4,yLVi<T  
template < typename T1, typename T2 > ~_^nWT*BV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b/ ~&M+)  
  { ]iPTB  
  return (T2 & )r2; _0Wd m*  
} -,zNFC:6g  
} ; q]'VVlP)  
Dr`A4LnqY  
Yxi.A$g  
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> >。 .F%RW8=Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E%/E%9-7\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U .e Urzu  
RZDZ3W(;h  
return l(i, j) = r(i, j); 8FbBv"LI,g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J*$ !^\s  
*B@<{x r  
  return ( int & )i; +a;: 7[%&  
  return ( int & )j; &z%7Nu  
最后执行i = j; /R F#B#9  
可见,参数被正确的选择了。 -+O8v;aC'  
k('2K2P  
&b{L|I'KYT  
7!L"ef62o  
NV*t  
八. 中期总结 ]sbu9O ^"f  
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: #[Ns\%Ri0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZTHr jW1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]FsPlxk6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5k<HO_]  
Eepy%-\  
-C.eXR{s  
$yc&f(Tv  
^\Jg {9a  
h9SS o0]F  
九. 简化 z[CCgs&vqe  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `[CXxp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /UM9g+Bb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W}JJaZR*X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 njvmf*A?S  
  +-*/&|^等 'B6D&xn'%&  
2. 返回引用。 wGb{O  
  =,各种复合赋值等 +F4xCz7f  
3. 返回固定类型。 d]w*fn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u3c e\  
4. 原样返回。 ><^A4s  
  operator, tXPS@4F  
5. 返回解引用的类型。 W99Fb+$I  
  operator*(单目) E~{-RZNK  
6. 返回地址。 /:C"n|P7Z  
  operator&(单目) 7F.>M  
7. 下表访问返回类型。 /I".n]  
  operator[] Neey myW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sF(U?)48  
  operator<<和operator>> K;S&91V)=  
$6ITa}o  
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。 KRm4r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >Li ~Og@  
rZGA9duy  
template < typename Left > =cqaA^HQL  
struct value_return 1~ZDHfd5  
  { ^c.b@BE  
template < typename T > Q_M2!qj  
  struct result_1 *>Om3[D  
  { ?Tb'J`MO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eN,m8A`/S  
} ; (Tc ~  
1!BV]&,[  
template < typename T1, typename T2 > w;{k\=W3Ff  
  struct result_2 zg|yW6l)9  
  { 9;JU c0%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qlDLZ.  
} ; sm\/wlbE  
} ; */?L_\7  
x{RTI#a.  
$"x(:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4!iS"QH?;^  
i~k?k.t8  
下面我们来剥离functor中的operator() qdUlT*fw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F'|,(P  
^3AJYu  
return l(t) op r(t) -/7[_,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Tcr&{S&o  
return op l(t) a?Q~C<k  
return op l(t1, t2) | ql!@M(p  
return l(t) op YQe @C  
return l(t1, t2) op LOe!qt\&  
return l(t)[r(t)] 4Mg09  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uodO^5"-  
1gH5#_ ?  
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: [NaU\;w\  
单目: return f(l(t), r(t)); Gf]oRNP,N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <1_?.gSi  
双目: return f(l(t)); Fv e,&~  
return f(l(t1, t2)); )mwY] !  
下面就是f的实现,以operator/为例 nef-xxXC^I  
uCmdNY  
struct meta_divide 7|65;jm+  
  { l m-ubzJN  
template < typename T1, typename T2 > O(WFjmHx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r|0C G^:C  
  { Re,0RM\  
  return t1 / t2; ^!Bpev  
} ,gD30Pylz  
} ; mX,#|qLf  
} vcr71u  
这个工作可以让宏来做: v-OGY[|97  
$0cMrf@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =oiY'}%(i  
template < typename T1, typename T2 > \ " P0o)g+{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z36nyo  
以后可以直接用 GpxGDN3?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d5sG t#   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BWw7o{d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |%zhwDQ.  
lWnV{/q\X  
qWQJ>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xZ4\.K\f]  
>+1^XeeS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c WK@O>  
class unary_op : public Rettype o{>hOs &  
  { VO++(G)  
    Left l; zA-?x1th&  
public : }qb z&%R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s?OGB}  
F"B!r-J  
template < typename T > APK@Oq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+$ 0u~^  
      { etGquW.  
      return FuncType::execute(l(t)); ?V*>4A  
    } MV=.(Zs  
*7!}[ v_  
    template < typename T1, typename T2 > u%ih7v!r\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <&W3\/xx  
      { S2j7(T;~YB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iAup',AZg  
    } d7KeJ$xy}p  
} ; y0A2{'w  
Z AZQFr'*  
?6uh^Qal  
同样还可以申明一个binary_op oqE h_[.  
2LD4f[a;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F(SeD)ml  
class binary_op : public Rettype  FcfN]!  
  { /D)@y548~~  
    Left l; YMqL,& Q{1  
Right r; rr9HC]63  
public : G)b]uX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} & qd:o}  
n=hz7tjaz  
template < typename T > W,wg@2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |#!25qAT  
      { G-,PsXSwe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :5@7z9 >  
    } p'xj:bB  
VFG)|Z  
    template < typename T1, typename T2 > .@=d I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 4(?mM3   
      { uY'Ib[H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RZ?>>Ll6  
    } ?8vjHEE  
} ; n7{1m$/  
!kmo% +  
(v(_ XlMK  
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 Prjl ;[I}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X*FK6,Y|(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) : PQA9U|  
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。 O7rm(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O#u)~C?)8  
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。。。 ~ RTjcE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @h ^5*M  
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) gdkO|x  
下面是修改过的unary_op 14zo0ANM  
_KD(V2W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S93NsrBbY  
class unary_op @6t3Us~/  
  { eb( =V *  
Left l; 0} P&G^%"  
  O\G%rp L$w  
public : *sL'6"#Cre  
CsuSg*#X+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H<1C5-  
:()4eK/\  
template < typename T > wBeOMA  
  struct result_1 &dOV0y_  
  { Q[~O`Lz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p&ow\A O  
} ; uP+ j_is  
`o:)PTQNg  
template < typename T1, typename T2 > $g 1p!  
  struct result_2  JTz1M~  
  { @&h<jM{D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BDB-OJ  
} ; fnB-?8K<  
Uhg[#TUK  
template < typename T1, typename T2 > %e1<N8E4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4H\O&pSS  
  { *NXwllrci  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m=y6E, _  
} #*Mk@XrV  
y{jv-&!xB  
template < typename T > )03.6 Pvs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j- A S {w  
  { b*p,s9k7  
  return OpClass::execute(lt(t)); av`b8cGg  
} zb;2xTH+  
4tq>Lx^5U  
} ; $xloB  
<`M Hra8  
>6<g5ps.n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug J^t=.-a|  
好啦,现在才真正完美了。 U*6-Y%7  
现在在picker里面就可以这么添加了: e=2;z  
Ulktd^A\  
template < typename Right > Dq-h`lh!D#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =Oo*7|Z  
  { A;Zg:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JaIj 9KLNX  
} %|-Rh^H[JK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ytAhhwN~  
f_z2d+  
czHO)uQ?d`  
G~m(&,:Mu  
V8,$<1Fi;-  
十. bind yn %w'  
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。 co~TQpy^  
先来分析一下一段例子 <(^-o4Cl  
^2=Jv.2{|  
]%mg(&p4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YY]LK%-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i]1[eGF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o +aB[+  
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。 qrt+{5/t  
我们来写个简单的。 ,,{Uz)>'W6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :uI}"Bp  
对于函数对象类的版本: N%Lh_2EzqV  
F htf4  
template < typename Func > 9_TZ;e  
struct functor_trait }[75`pC~O  
  { c)Y I3G$  
typedef typename Func::result_type result_type; b!`:|!7r'  
} ; 'fg`td  
对于无参数函数的版本: aC%0jJ<eo  
2b3*zB*@V  
template < typename Ret > *nH?o* #  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4vy!'r@   
  { Hq%`DWus\  
typedef Ret result_type; &"L3U  
} ; y"){?  
对于单参数函数的版本: 3$y]#L  
Z#o o8  
template < typename Ret, typename V1 > ~u3I=b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > . t~I[J\<  
  { f'#7i@Je  
typedef Ret result_type; O %)+ w  
} ; F*]AjD-  
对于双参数函数的版本: $jw!DrE  
g8vN^nQf[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >i=O =w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B!8]\D  
  { [IHT)%>E8&  
typedef Ret result_type; IWMqmCbv  
} ; 8, WQ}cC  
等等。。。 gbI0?G6XN/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C6/,-?%)  
6X'RCJu%  
template < typename Func > ^ 0TJys%  
struct func_return ]cA){^.Jz  
  { 6aj)Fe'2  
template < typename T > #G]s.by('  
  struct result_1 ^K;,,s;0  
  { 9MGA#a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 73]%^kx=  
} ; {yfG_J  
yyiZV\ /  
template < typename T1, typename T2 > [F6=JZ  
  struct result_2 @B1rtw6  
  { 5))?,YkrrI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |5Z@7  
} ; ff{ESFtD  
} ; 9|OQHy  
^:DlrI$  
- +>~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9g 2x+@5T^  
=fRP9`y  
template < typename Func, typename aPicker > -`Z5#8P  
class binder_1 xXHz)w  
  { {N _v4})  
Func fn; ,ciNoP*-~%  
aPicker pk; (-~tb-  
public : MiRMjQ2  
^ ]`<nO  
template < typename T > qdcCX:Z<  
  struct result_1 d/* [t!   
  { w0 "h,{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m&; t;&#  
} ; >~ne(n4qy  
j)J4[j  
template < typename T1, typename T2 > "e(OO/EZS  
  struct result_2 ss-Be  
  { Q[g%((DL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G q0~&6  
} ; ,Q}/#/  
7OW;o mT`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OP<@Xz  
Ujw ^j  
template < typename T > \DfvNeF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p 6jR,m8S  
  { Z\@vN[[  
  return fn(pk(t)); xat)9Yb}0  
} 3xj<ATSe  
template < typename T1, typename T2 > 9K)OQDv%6D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Yh-m  
  { q>H!?zi\Hy  
  return fn(pk(t1, t2)); (}Gl'.>\M  
} \8<bb<`  
} ; W]rXt,{ &  
ef|Y2<P  
-|V@zSKr3  
一目了然不是么? %PyU3  
最后实现bind 3 :f5xF  
czedn_}%Q  
5oORwOP  
template < typename Func, typename aPicker > N7Ne  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *A8CJ  
  { N8m^h:b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XrBLw}lD`N  
} (o e;p a  
<Oy%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~tz[=3!1H  
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。 *]F3pP[  
3>?ip;  
十一. phoenix g#Yqw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~1}NQa(  
vwP516EM  
for_each(v.begin(), v.end(), 6 rmK_Y  
( d eTUfbd'  
do_ qjTz]'^BpM  
[ s$`evX7D  
  cout << _1 <<   " , " ku`'w;5jT  
] v< ;, x  
.while_( -- _1), sPbtv[bC  
cout << var( " \n " ) rWa7"<`p  
) m*["  
); M0_K%Z(zaR  
( 4b&}46  
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: Tk+\Biq   
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 ,g^Bu {?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nA+[[(6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZXr]V'Q?  
`[Lap=.' .  
v "oO  
template < typename Cond, typename Actor > J!S3pS5j  
class do_while ~r|.GY  
  { 9X=#wh,q  
Cond cd; "hQV\|!\  
Actor act; v*#Z{)r  
public : )vy<q/o+  
template < typename T > O|av(F9  
  struct result_1 <!=TxV>}A  
  { U>X06T  
  typedef int result_type; B#q5Ut  
} ; z RsA[F#  
orTTjV]_m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -6)ywq^{z  
YM#XV*P0 q  
template < typename T > '8%aq8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ocd4,d=  
  { R?X9U.AcW  
  do 0aGfz=V&  
    { vy-{BH  
  act(t); a9D 5qj  
  } ?u8+F  
  while (cd(t)); .,EZ-&6{  
  return   0 ; &I d ^n  
} t,MK#Ko  
} ; i|=}zR  
Sw(%j1uL  
V <k_Q@K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TTqOAo[-Z  
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。 E\'_`L  
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。 xaS kn  
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。 $H5PB' b  
下面就是产生这个functor的类: `D#l(gZ  
6"%[s@C  
e {c.4'q  
template < typename Actor > #|$7. e  
class do_while_actor 9|'bPOKe  
  { VgoQz]z  
Actor act; E$Ge# M@dM  
public : $SXF>n{}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ke,-8e#Q  
MTqbQ69v  
template < typename Cond > %DRDe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ppx*  
} ; Q/0}AQO  
8uCd|dJ  
Vy(lyD<6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t`DUY3>36  
最后,是那个do_ sCnZ\C@u  
EBebyQcon  
O;,k~  
class do_while_invoker sIELkF?.  
  { {CGk5`g~  
public : cHR}`U$  
template < typename Actor > KY_qK)H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .h*&$c/l  
  { ` D4J9;|;]  
  return do_while_actor < Actor > (act); SX F F  
} r3*wH1n  
} do_; 6tnAE':  
OTV)#,occ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :I&iDS>u1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4P` \fz  
最后来说说怎么处理break和continue  sRoZvp 5  
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。 t+h"YiT  
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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