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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fD!O aK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X1+Wb9P  
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, bNqjjg  
`+<5QtD  
pdE=9l'  
kJ~^  }o  
  class filler MOj 0"x)  
  { Gm*i='f!?  
public : sI~{it#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HMBxj($eR  
} ; r+) A)a,  
13B[m p4  
 iKDGYM  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q i?   
7Npz {C{I  
39u!j|VH  
#fa~^]EM]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gP<l  
Q tRKmry{  
T IS}'c'C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w{0UA6+  
;VvqKyUh7`  
#j@Su )+  
/9 [nogP  
二. 战前分析 eX}uZR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VDscZt)y8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C[~b6 UP  
^oA^z1>3  
Ij#?r2Z%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lT*Hj.  
  /* --------------------------------------------- */ '*22j ]  
vector < int *> vp( 10 ); rQ/S|gG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S9mj/GpL3  
/* --------------------------------------------- */ e\/Lcng  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6tP^_9njy  
/* --------------------------------------------- */ iA=9Lel  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Nn%{K a  
  /* --------------------------------------------- */ Jln dypE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +`\C_i-  
/* --------------------------------------------- */ 8on2 BC2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p7 |~x@q+  
:U?Kwv8s  
Q~uj:A]n<  
G:f]z;Xdp  
看了之后,我们可以思考一些问题: H]YPMG<  
1._1, _2是什么? ]{dg"J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "Sl";.   
2._1 = 1是在做什么? 3 bGpK9M~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2c}>} A4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 MA"DP7e?v  
M7En%sBp  
7Sr7a {  
三. 动工 w${=]h*2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Cvq2UNz(R  
"M2HiV  
AOeptv^k3}  
9QZ;F4 r  
template < typename T > !x|Ok'izDL  
class assignment *y7^4I-J  
  { h@l5MH=|%  
T value; ]Y:|%rvVH  
public : /)6<`S(  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3%'$AM}+s  
template < typename T2 > )j!22tlL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NfKi,^O  
} ; r\a9<nZ{  
wn5CaP(]8  
->:G+<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2{g~6 U.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vxK}f*d  
=3Y?U*d  
FjVC&+c  
D@&0 P&  
  class holder 'Aai.PE:  
  { t<x0?vfD  
public : K@`F*^A}V  
template < typename T > |5`z;u7V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b?qtTce  
  { <SOC  
  return assignment < T > (t); 7>v1w:cC]  
} -bduB@#2d  
} ; r6QNs1f~.  
#%Uk}5;-  
 !3}vl Y1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O0c#-K.f  
3\G&fb|?}R  
  static holder _1; V#=o<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &.;tdT7  
A)&OR]0[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [{- Oy#T<  
而不用手动写一个函数对象。 }n oI2.-#  
UVA|(:  
x-mRPH  
u-yQP@^H  
四. 问题分析 %jim] ]<S[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Fz~-m#Ts  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R"VmN2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H5{d;L1[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SX$v&L<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c{7!:hi`x  
%5NfF65'  
五. 问题1:一致性 {w1sv=$+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j[v<xo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >y &9!G  
k7W7S`H  
struct holder X~G!{TT_x6  
  { &%$r3ePwc  
  // 2mWW0txil  
  template < typename T > `)/G5 fB  
T &   operator ()( const T & r) const wZ5 + H%x  
  { |#Z:v1]"  
  return (T & )r; '/J}T -,Z  
} a$l  
} ; %70sS].@  
)E'iC  
这样的话assignment也必须相应改动: g,@0 ;uVq  
+x\b- '  
template < typename Left, typename Right > Re0ma%~LP  
class assignment E?m(&O j  
  { ~8o's`  
Left l; jqh d<w  
Right r; Nl"< $/  
public : F\ yxXOI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "}Of f  
template < typename T2 > CD;C z*c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KW ]/u  
} ; 4#{i  
dd@qk`Zl&A  
同时,holder的operator=也需要改动: !U/iY%NE  
]g2Y/\)a  
template < typename T > ]'3e#Cqeh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E9!u|&$S  
  { J] ^)vxm3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ph'*s{   
} ~q 0)+'  
=X'i^Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 y2bL!Y<s9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !ZPaU11  
a$y=+4L  
return l(rhs) = r; : " 9F.U  
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。 llXyM */  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s_}T -%\  
,|,DXw  
template < typename Tp > uW3`gwwlU  
class constant_t 3Sv<Viuo  
  { &'uFy0d,  
  const Tp t; Pwn"!pk  
public : 5*l~7R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (,#Rj$W  
template < typename T > vr+O)/P})  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eZ#nZB  
  { BWamF{\d1a  
  return t; O]o `! c  
} B{^o}:e  
} ; HS =qK  
l8/ tR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2| $  
下面就可以修改holder的operator=了 mf ^=tZ  
B`3RyM"J@  
template < typename T > :Y`cgi0vkd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ![YLY&}s  
  { fOs"\Y4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?4GI19j  
} "E =\Vz  
lS&$86Jo(  
同时也要修改assignment的operator() 'yuM=Pb  
:_E q(r  
template < typename T2 > 484lB}H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mojD  
现在代码看起来就很一致了。 >DeG//rv  
P$?3\`U;  
六. 问题2:链式操作 20h|e+3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (=c R;\s<  
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。 +`O8cHx  
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。 :oh(M|;/2  
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。 u4*7 n-(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l3dGe'  
bU9B2'%E  
template < typename T > ;gfY_MXnF  
struct result_1 JDrh-6Zgj  
  { RLBjl%Q>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PYX]ld.E  
} ; WX$mAQDV  
28J ; 9  
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: 4)./d2/E  
x;ym_UZ6e  
template < typename T > \' (_r  
struct   ref {Bk9]:'$5  
  { y1z<{'2x  
typedef T & reference;  Cg[]y1Ne  
} ; *vqlY[2Ax  
template < typename T > `oQ)qa_  
struct   ref < T &> V~ph1Boz2  
  { }GX[N\$N  
typedef T & reference; SA@MJ>Z  
} ; 02OL-bv}HS  
x-O9|%aRJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :a3  +f5  
`\LhEnIwu  
template < typename T > <;}jf*A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a'=C/ s+  
  { ^{\gD23  
  return l(t) = r(t); 7DaMuh~<  
} tr3Rn :0]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 # hvLv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D5x }V  
QB p`r#{I{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v).V&":  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aVsA5t\zi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ip6$Z3[)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8Yfg@"Tn  
最后的布局是: A;VjMfoB  
                Add &Ohm]g8{2  
              /   \ $@k[Xh  
            Divide   5 +mP&B<=H)  
            /   \ mv9k_7<  
          _1     3 YYfX@`\  
似乎一切都解决了?不。 S0?4}7`A  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Vp{e1xpY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  Khd"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (`h$+p^-y  
*{/ ww9fT  
template < typename Right > v_-S#(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wBlfQ w-N  
Right & rt) const {*WJ"9ujp]  
  { \z>Re$:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q0|u vt"  
} GCSR)i|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LDDeZY"xd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )wkh  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 X :2%U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "[(&$ I  
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。 py#`  
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? nd)Z0%xo  
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: h!# (.P  
wcGI2aflD  
template < class Action > # D8Z~U,-  
class picker : public Action E#3KWp#M  
  { 90JD`Nz  
public : l !VPk"s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g%()8QxE1  
  // all the operator overloaded l(X8 cHAi  
} ; Bx R% \  
Nu !(7  
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。 C'8v\C9Ag  
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: Da_8Q(XFe  
2uonT,W  
template < typename Right > :B(F ?9qK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o+(>/Ou  
  { ~x<nz/^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &' ,A2iG  
} m8KJ~02l#  
A)9[.fhx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Z0Y:"  
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。 6{h+(|.(  
CNwYQe-i  
template < typename T >   struct picker_maker 'u@_4wWp  
  { 5Z2E))UU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jh1Q)05  
} ; Ki#({~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Hg8n`a;R  
  { hjCFN1 #Sa  
typedef picker < T > result; zh5'oE&[yC  
} ; G dZ_  
z@!zQ Vp  
下面总的结构就有了: m)G=4kK52-  
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。 QmQsNcF~z  
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。 OO%< ~H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f:$LVpXS-  
至此链式操作完美实现。 ,(aOTFQS  
 _@es9  
K:}~8 P>^  
七. 问题3 ^/;W;C{4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 HI}$Z =C  
BR8W8nRb  
template < typename T1, typename T2 > mNcoR^(VN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cSdkhRAn  
  { CPRv"T;?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4%l @   
} vCC}IDd  
rEI]{?eoF  
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: YG2rJY+*  
L #'N  
template < typename T1, typename T2 > `c 3IS5  
struct result_2 8o' a  
  { EJqzh i5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r()%s3$q  
} ; |||uTfrJ  
]W,K}~!   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >z0~!!YZ  
这个差事就留给了holder自己。 /<Nb/#8  
    m5K B#\  
~50b$];y  
template < int Order > &{B-a  
class holder; oZvQ/|:p!  
template <> eF5?4??  
class holder < 1 > cv fh:~L  
  { "BB#[@  
public : <pd6,l\  
template < typename T > 5j(3pV`_  
  struct result_1 y w"Tw  
  { qX'w}nJ}H}  
  typedef T & result; xl5n(~g)p  
} ; aQax85  
template < typename T1, typename T2 > 7mulNq  
  struct result_2 S@suPkQ<>  
  { S312h'K j  
  typedef T1 & result; ,#^<0u+zrF  
} ; a/@<KnT  
template < typename T > Sz0M8fYT]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [BS3y`c  
  { y^; =+Z  
  return (T & )r; (]'Q!MjGa  
} ]+\@_1<ZI  
template < typename T1, typename T2 > OCy\aCp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dZ!Wj7K)  
  { `!MyOI`qS  
  return (T1 & )r1; Peha{]U  
} U_a)g X  
} ; 8kZ ~  
fn|l9k~<O  
template <> j=v1:E  
class holder < 2 > .8is! TT  
  { O[RmQ8ll  
public : _]E ~ci}  
template < typename T > # k+Gg w  
  struct result_1 VQHJ O I  
  { 9GnNL I{  
  typedef T & result; riI0k{   
} ; Z<a6U 3  
template < typename T1, typename T2 > 4)=LOGW  
  struct result_2 TQ&%SMCn  
  { oRM EC7!A0  
  typedef T2 & result; od>DSn3T  
} ; y:!MWZ  
template < typename T > x&3!z[m@@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {]ZZ]  
  { ]Jj\**  
  return (T & )r; ok5 {c  
} sg 12C  
template < typename T1, typename T2 > SdUtAC2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S~vbISl  
  { ZTG*|  
  return (T2 & )r2; ?uUK9*N  
} +3e(psdg  
} ; ]B>Y  +  
b?-%Uzp<  
5YIi O7@4  
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> >。 ogv86d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J'.:l}g!1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e,Xvt5  
uR"srn;^  
return l(i, j) = r(i, j); puS'9Lpp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7Z>u|L($m  
GCrh4rxgg  
  return ( int & )i; |0(Z)s,  
  return ( int & )j; L>{E8qv>w  
最后执行i = j; [!{*)4$6  
可见,参数被正确的选择了。 64}Oa+*s  
M;W{A)0i1  
Kp"mV=RG2T  
zMX7 #,  
!TY4C`/  
八. 中期总结 \s;]Tg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  ,[ +  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P0$q{ j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u;DF$   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y',s|M1})\  
UuxWP\~2  
9;Ezm<VQ  
'DF3|A],  
!-r@_tn|  
mLD0Lu_Ob3  
九. 简化 +3vK=d_Va  
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。 :c,\8n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Rs)tf|`/  
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: xZFha=#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AW6]S*rh  
  +-*/&|^等 v:CYf_  
2. 返回引用。 '#t"^E2$  
  =,各种复合赋值等 cl2@p@av  
3. 返回固定类型。 6+IOJtj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O:q}<ljp  
4. 原样返回。 GZQ)Tz R  
  operator, 3P/T`)V  
5. 返回解引用的类型。 ;: Hfkyy]  
  operator*(单目) uW4G!Kw28  
6. 返回地址。 D>c%5h  
  operator&(单目) pw:<a2.  
7. 下表访问返回类型。  yyk[oH-Q  
  operator[] (|ga#%iI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^`YSl*:  
  operator<<和operator>> r0QjCFSF=  
FqsG#6|x  
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。 3z: rUhA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qYIBP?`g  
EBw}/y{Kt  
template < typename Left > )aqu f<u@  
struct value_return u4$d#0sA  
  { dT,X8 "  
template < typename T > i[d-n/)  
  struct result_1 8nES=<rz  
  { n_v c}ame  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '. atbl  
} ; WKBPqfC  
gU>Y  
template < typename T1, typename T2 > a%ec: %  
  struct result_2 -N5r[*>  
  { S=[K/Kf-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  A`#v-  
} ; /lttJJDU  
} ; 8c+i+gp!  
EPI mh  
Sijwh1j*V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4,FkA_k  
%S>lPt  
下面我们来剥离functor中的operator() ,k{{ZP P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \I#lLP  
UN| "D]>/  
return l(t) op r(t) ]ZO^@sH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !i_5Xc H  
return op l(t) lhQ*;dMj%"  
return op l(t1, t2) * _C6. %{  
return l(t) op ~u%9@}Oo>  
return l(t1, t2) op $q.8ve0&^  
return l(t)[r(t)] $+JaEF`8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VbBZ\`b  
&[S)zR=?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3z&,>CEX  
单目: return f(l(t), r(t)); Z i7(lG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d7Q. 'cyQ  
双目: return f(l(t)); Js^ADUy  
return f(l(t1, t2)); kf>'AbN  
下面就是f的实现,以operator/为例 !bH-(K{S6  
`Up<;  
struct meta_divide JEY%(UR8  
  { /CKkT.Le  
template < typename T1, typename T2 > xkUsZ*X8B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ofqe+C  
  { '.WYs!  
  return t1 / t2; ?]kIztH  
} 4,H}'@Db}  
} ; FjiLc=RXXz  
}}t"^ms  
这个工作可以让宏来做: BT d$n!'$n  
j(nPWEyJM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]}>GUXe)^  
template < typename T1, typename T2 > \ <%pi*:E|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _3A$z A  
以后可以直接用 $C#~c1w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^_5$+  
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 -Rjn<bTIy  
(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。。。) ~ D3'-,n[  
]3 0 7 .  
?/#HTg)!B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9IMRWtZWT  
EW2e k^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c~R ElL  
class unary_op : public Rettype \FVR'A1  
  { =\X<UA}  
    Left l; oH6(Lq'q  
public : n6Q 3X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cY\-e?`=4  
[`ttNW(_  
template < typename T > ,Hys9I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v%zI~g.L  
      { WHE*NWz>q  
      return FuncType::execute(l(t)); zKfb  
    } rQisk8 %  
'|Q=J)  
    template < typename T1, typename T2 > d UjdQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zpu>T2Tp  
      { ml?+JbLg0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3: mF!  
    } qV iky=/-  
} ; 9=3V}]^M  
1f[!=p  
,8$;|#d  
同样还可以申明一个binary_op i7 p#%2  
Zls4@/\Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?r'b Z~  
class binary_op : public Rettype : ] Y=  
  { lZn <v'y  
    Left l; qY14LdC}~  
Right r; {R1jysG tD  
public : Z8'uZ#=Yw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m"U\;Mw?  
S'3l<sY  
template < typename T > /-BplU*"9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |_O; U=2  
      { i"w$D{N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a |z{B b  
    } $: Qi9N   
d54>nycU~N  
    template < typename T1, typename T2 > %j^=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Atfon&^  
      { GVEjB;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I[[rVts  
    } "me J n/  
} ; GueqpEd2  
,qvz:a  
IK %j+UB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 H%faRUonz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uv_*E`pN~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~f%gW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4|++0=#D$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /5yW vra  
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。。。 N{Is2Ia  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5,?9#n\E,  
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) kv (N/G  
下面是修改过的unary_op /1MO]u\  
CH9#<?l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7qzI]  
class unary_op [IV8  
  { Ns1u0$fg  
Left l; \f{C2d/6j  
  @.CPZT  
public : `86 9XE  
`?Y/:4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O 6A:0yM4  
&+*jTE  
template < typename T > '>`bp25>  
  struct result_1 AV&W&$  
  { KtV_DjH:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3s>& h-E  
} ; ^'FY!^dE  
F*I{?NRN1  
template < typename T1, typename T2 > xQJdt $]U@  
  struct result_2 26\1tOj Np  
  { Q*KEODR8\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VK ?,8Y  
} ; Uyi_B.:`  
=cRJtn  
template < typename T1, typename T2 > tb@/E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \>I&UFfH)4  
  { TR: D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  "&C'K  
} 4H1s"mP<  
b(~NqV!i  
template < typename T > 6Ajiz_~U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u4.-AY {  
  { %C)U F  
  return OpClass::execute(lt(t)); bLNQ%=FjO  
} < ^J!*>  
q)!{oi{x(  
} ; Iqo4INGIi  
KUuwScb\  
k87B+0QEL  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1~5={eI  
好啦,现在才真正完美了。 S)Ld^0w  
现在在picker里面就可以这么添加了: \h #vL  
KWN&nP +  
template < typename Right > l"ih+%S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tnKzg21%  
  { OwDjUKeN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L {5zA5#m  
} M(/%w"R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B>~E6j7[Mp  
bJ/~UEZw  
<y`yKXzBUV  
T8qG9)~3  
Q7#Q6-Q  
十. bind Ui1K66{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -{P)\5.L  
先来分析一下一段例子 Wxp^*._q3I  
VMtR4!:q  
t/q\Ne\\,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }b,a*4pN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >xH3*0 Lp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nC`=quM9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }25{"R}K  
我们来写个简单的。 %oN^1a'&)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {OQ sGyR?  
对于函数对象类的版本: q .?D{[2  
#UGbSOoCtn  
template < typename Func > cJH7zumM)  
struct functor_trait (cA=~Bw[=  
  { S liF$}J  
typedef typename Func::result_type result_type; zHx?-Q&3  
} ; LU%g>?m.]  
对于无参数函数的版本: `D GO~RMp9  
j[Et+V?  
template < typename Ret > )ns;S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o.j;dsZ  
  { (S(=WG  
typedef Ret result_type; 8I~H1  
} ; }*0%wP  
对于单参数函数的版本: :!aFfb["  
FiFZM  
template < typename Ret, typename V1 > E>7%/TIl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %0"o(y+zt  
  { RNIfw1R  
typedef Ret result_type; K$K[fcj  
} ; 5Pv>`E2^  
对于双参数函数的版本: 7f 7*id  
U(i2j)|^I3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BKJW\gS2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2U#OBvNU  
  { 7GPBn}{W  
typedef Ret result_type; oTfEX4 t {  
} ; %7L'2/Y2x  
等等。。。 ~}TVM%0RTq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 57r\s 8  
?DpMR/  
template < typename Func > OO\UF6MCU  
struct func_return 6%fU}si,  
  { az19-QIcg  
template < typename T > G.(9I~!  
  struct result_1 i2swots  
  { V:l; 2rW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0eb`9yM  
} ; >0~y "~M  
tb_}w@:kU  
template < typename T1, typename T2 > 6%:'2;xM  
  struct result_2 %=NqxF>>  
  { u/hD9g~H7K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AoTL )',  
} ; O-:~6A  
} ; /S|Pq!4<  
i@d!g"tot  
zJ@f {RWZa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )b5MP1H  
a0.)zgWr  
template < typename Func, typename aPicker > L x(Y=  
class binder_1 >\VZ9bP<   
  { ,"*[T\u  
Func fn; N!btj,vx  
aPicker pk; &;C|=8eB  
public : WRD^S:`BH  
;1F3.ibE  
template < typename T > Ba@UX(t  
  struct result_1 k deJB-  
  { " $m3xO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {L.0jAwB  
} ; HW{+THNj  
 BeP0lZ  
template < typename T1, typename T2 > !f"@pR6  
  struct result_2 o<%Sr*  
  { R#Ss_y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F5E KWP  
} ; b/2t@VlL  
_D z4 }:9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S* <: He&1  
oBIKt S*L  
template < typename T > (8{h I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UG1^G07s  
  { QDSB <0j  
  return fn(pk(t)); 2uqdx'^"  
} H%sbf& gi  
template < typename T1, typename T2 > &o)j@5Y?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g3"`b)M  
  { |-Y,:sY:  
  return fn(pk(t1, t2)); 9g " ?`_  
} M|76,2u   
} ; {t9'8R3  
@'~v~3 $S  
@XB/9!  
一目了然不是么? B&<Z#C:I  
最后实现bind 8<IO X  
{wCQ#V  
;Wb W\,P'  
template < typename Func, typename aPicker > t[0gN:s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =y ^N '1q  
  { cojuU=i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]LNP"vi;  
} <BT}Tv9  
#O`n Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b+3{ bE  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T2^ @x9  
lZ E x0  
十一. phoenix >'E'Mp.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Fe`$mtPu.  
{6v+ Dz>  
for_each(v.begin(), v.end(), !a4pKN`qLY  
( d94Lc-kq^  
do_ 72luTR Q  
[ WEWNFTI  
  cout << _1 <<   " , " )I`B+c:  
] M(SH3~  
.while_( -- _1), P62g7>B5^  
cout << var( " \n " ) ]6FpUF#<D  
) bIwt#:v  
); P(qUx9  
)*$'e<?`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :Q!U;33aG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !J'BAq[x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XG_ lyx%:E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6uR :/PTG  
bi[vs|  
JZ80|-c  
template < typename Cond, typename Actor > *G2p;n=2  
class do_while &5c)qap;n  
  { WVp14Z?k  
Cond cd; qKZ~)B j  
Actor act; Bo)w#X  
public : O`Nzn~),x  
template < typename T > } n_9d.  
  struct result_1 qp'HRh@P2:  
  { EXoT$Wt{$  
  typedef int result_type; 53@*GXzE  
} ; |*jnJWH4:  
~ b\bpu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,Q2`N{f  
.kGg }  
template < typename T > <.+hV4,3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n1!0KOu/N  
  { U(.Ln@sq  
  do ]KLj Qpd  
    { lP\7=9rh^x  
  act(t); c9r, <TR9  
  } 3Sf <oYF  
  while (cd(t)); )>C,y`,  
  return   0 ; Kcl>uAgU  
} l]^uVOX  
} ; k G4v>  
3|l+&LF!IC  
?0Z?Z3)%w4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ST] h NM  
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。 &mp=jGR  
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。 ebp18_a|  
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。 ixp(^>ZN  
下面就是产生这个functor的类: YN.rj-;^+  
L+(5`Y  
[*]&U6\j  
template < typename Actor > ?%{v1(  
class do_while_actor j[ kg9z  
  { pa4zSl  
Actor act; Rs8^ 27  
public : gW$X8ECX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `o)rAD^e  
%F]4)XeW-+  
template < typename Cond > K;k&w; j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q0SYV  
} ; ezgP\ct  
][I}yOD70  
dzKI?i)x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x9p,j  
最后,是那个do_ >01&3-r  
'UUIY$V[  
n&p i  
class do_while_invoker }L'BzSU@G  
  { Z9E[RD  
public : IlN9IF\9L  
template < typename Actor > _ 2R;@[f2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~jQ|X?tR  
  { 7%b?[}y4  
  return do_while_actor < Actor > (act); mr,IP=e~  
} ncuqo'r  
} do_; Q~MV0<{  
x4r\cL1!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [>U'P1@ql  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pIXbr($  
最后来说说怎么处理break和continue /2Y t\=S=  
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。 dmgoVF_qR  
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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