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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cSYMnB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +PKd </*]  
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, "43F.!P  
N%!{n7`N:  
w L4P-4'  
>IJX=24Rc  
  class filler _~O*V&  
  { c[a^fu!  
public : c]R27r E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  N}KL'  
} ; t_jnp $1m  
Ar'k6NX  
nt$q< 57  
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: !uqp?L^;  
%'.3t|zH  
>Xw0i\G  
C{OkbE"Vym  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s%^@@Dk  
puox^  
$) m$ c5!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Tb}op XYK  
1G )I|v9R  
w/csLi.O  
Ix+eP|8F  
二. 战前分析 0HN%3AG]  
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。 %F13*hOu  
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 8T88  
. Ky)Co  
rG3?Z^&R+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vL8Rg} Jh4  
  /* --------------------------------------------- */ 'PWA  
vector < int *> vp( 10 ); DcN!u6sJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =:'\wx X  
/* --------------------------------------------- */ 4`Lr^q}M+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {%c&T S@s  
/* --------------------------------------------- */ -quJX;~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2@Oz_?O=  
  /* --------------------------------------------- */ z! :0%qu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z0@BBXQ`  
/* --------------------------------------------- */ KkCsQ~po  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wlgR = l  
izs=5  
ojc.ykP$  
Uo;a$sR  
看了之后,我们可以思考一些问题: DMlr%)@ {  
1._1, _2是什么? h.q9p!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ko0?c.l  
2._1 = 1是在做什么? p}8?#5`/w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3Uej]}c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 D7=Irz!O\7  
!6,rN_a@Y  
v[V7$.%5Q  
三. 动工 X.ecA`0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [,(+r7aB  
}m&\I  
Q" r y@ (I  
wHh6y?g\  
template < typename T > 8Oz9 UcG  
class assignment {.ypZ8JU  
  { (__$YQ-  
T value; 'I$kDM mwh  
public : \>x1#Vr>#V  
assignment( const T & v) : value(v) {} aJ}hlM>  
template < typename T2 > Iw?*y.z|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q]e]\J  
} ; @km4qJZ  
2_}oOt?qiM  
LXaq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @saK:z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @WNqD*)1  
Gn<0Fy2  
5p6/dlN-a  
f3S 8~!  
  class holder ubRhJ~XB  
  { 7M8cF>o  
public : NY|hE@{2.  
template < typename T > cbl>:ev1h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _D$1CaAYo  
  { +;4;~>Y  
  return assignment < T > (t); xT(0-o*  
} e+)y6Q=  
} ; rgDl%X2B  
>@Pw{Zh$  
T}/|nOu 5  
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: @Ne&%F?^Z  
wY ??#pS  
  static holder _1; uQ|LkL%< ^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4ETHaIiWp  
m#[9F']Z`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #+i:s92],  
而不用手动写一个函数对象。 B):ZX#  
LcB+L](  
^+~ 5\c*  
cQ'x]u_  
四. 问题分析 3iUJ!gK  
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。 h=\1ZQKC)  
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。 I L,lXB<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v|KIVBkbT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :W6'G@ p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]=9 d'WL  
{]dG 9  
五. 问题1:一致性 oUO3,2bn  
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% n#uUs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -<9Qez)y  
{~w(pAx  
struct holder h(R7y@mp\0  
  { fDqDU  
  // ;Yv{)@'Bc  
  template < typename T > <-fvYer  
T &   operator ()( const T & r) const BMI`YGjY1  
  { `e fiX^  
  return (T & )r; %?, 7!|Ls  
} K^o{lyK;@~  
} ; (EvYrm4  
bI|{TKKN&P  
这样的话assignment也必须相应改动: TGU7o:2  
J9OL>!J  
template < typename Left, typename Right > QAt]sat  
class assignment ?3a=u<  
  { V)`A,7X  
Left l; P{ 9wJ<  
Right r; ,|A6l?iV  
public : W -HOl!)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }EYmz/nN  
template < typename T2 > :5$ErI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ITg:OOQ  
} ; ,A $IFE  
0|J9Btbp  
同时,holder的operator=也需要改动: {to(?`Y  
e$_gOwB  
template < typename T > +nHr+7}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B8?9L8M}  
  { ah f,- ?S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kZo# Ny  
} w\ 0vP  
H }]Zp  
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。 H C,5j)1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1h(IrV5g  
oV;sd5'LG  
return l(rhs) = r; uD?RL~M  
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。 \At~94  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .ahY 1CO  
$y,KDR7^  
template < typename Tp > QH4m7M@ni  
class constant_t #pgD-0_  
  { 4M>pHz4  
  const Tp t; X lItg\R  
public : 1LSJy*yY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xb%Q[V_m  
template < typename T > (gPB@hAv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B~k{f}  
  { XR9kxTuk  
  return t; )B +o F7  
} $GU  s\  
} ; r7>FH!=:  
9M'"q7Kh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DBHHJD/q  
下面就可以修改holder的operator=了 k{lo'  
h.]^o*DJ  
template < typename T > SmD#hE[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \)wVO*9*0  
  { 7P}l^WX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J k`Jv;  
} kjp~:Bg_(  
5de1rB|  
同时也要修改assignment的operator() =liyd74%`  
W( sit;O  
template < typename T2 > BeQ'\#q,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ix,b-C~  
现在代码看起来就很一致了。 N0}[&rE 8  
"%+||IyW  
六. 问题2:链式操作 4[gbRn'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }Hg\ tj}i  
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。 f/Y7@y  
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。 "PElQBLP:  
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。 `>g\gaQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3BGcDyYE  
dc4XX5Z  
template < typename T > N#jUqm  
struct result_1 COm^ ti-p  
  { M,p0wsj;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #y7MB6-  
} ; 1|-C(UW>  
-c1-vGW/  
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: qGR1$\]  
ujE~#b}X  
template < typename T > sx;/xIU|  
struct   ref |oSt%l Q1  
  { T,a{mi.hNR  
typedef T & reference; ~N; dX[@BT  
} ; Fw(  
template < typename T > eYoc(bG(+  
struct   ref < T &> ws,?ImA  
  { i( +Uvtgs  
typedef T & reference; 5uSg]2:  
} ; (zy|>u  
g'T L`=O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B/K=\qmm  
9Z=hg[`]<  
template < typename T > kSol%C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *P7n YjG  
  { >YXb"g@.  
  return l(t) = r(t); P8=J0&5  
} y]obO|AH  
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。 ?P9VdS1-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `FNU- I4s  
k5tyOk  
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 []N&,2O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G@~e :v)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y c<%f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0QquxYYw,  
最后的布局是: hUp3$4w  
                Add rVsCJuxI  
              /   \ +/n]9l]#h  
            Divide   5 $^ir3f+  
            /   \ ?wmu 0rR  
          _1     3 yGWl8\,j0  
似乎一切都解决了?不。 s5{H15  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j!Ys/ D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 SI%J+Y7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: SJj_e-  
.3Smqwm=Y  
template < typename Right > ujX\^c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2++$ Ql/  
Right & rt) const 2fc+PE  
  { {i3x\|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <b\.d^=B  
} GpO@1 C/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n31nORx50  
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。 L:lnm9<  
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。 m|+zMf&  
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。 b+ZaZ\-y |  
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。 d3T7$'l$  
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? 9S'\&mRl  
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: #&S<{75A  
B}p.fE  
template < class Action > 6OPNP0@r  
class picker : public Action yfFe%8w_vw  
  { .1J`>T?=Q  
public : +U<Ae^V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S*3$1BTl  
  // all the operator overloaded >B;S;_5=  
} ; p{r{}iYI  
R~TG5^(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b^8"EBo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _Bn8i(  
k^k1>F}yx  
template < typename Right > _ J"J[$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const biffBC:q  
  { ahM? ;p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JL:B4 f%}B  
} yFFNzw{  
T%}x%9VO7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x5U;i  
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。 ,(c'h:@M  
l~kxK.Ru  
template < typename T >   struct picker_maker u6\W"LW  
  { \vj xCkg{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s\3ZE11L  
} ; P8CIKoKCV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hE2{m{^A  
  { =*y{y)B^g  
typedef picker < T > result; !a5e{QG0  
} ; }_Sgor83n  
i~HS"n  
下面总的结构就有了: 4HXNu,T'  
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"xRf0\V  
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。 q>#P|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g@>y`AFnr  
至此链式操作完美实现。 %-!:$ 1;  
/h&>tYVio  
_@|_`5W  
七. 问题3 OW> >6zM  
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。 j z&=8  
&hhxp1B  
template < typename T1, typename T2 > Rg~[X5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \nVoBW(  
  { z5[Qh<M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5M3)7  
} Y3hudjhLl  
,?GAFg 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: #: ,X^"w3  
<lSo7NkR  
template < typename T1, typename T2 > 9'p pb  
struct result_2 IifH=%2Y  
  { xU9^8,6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _j_c&  
} ; &gm/@_  
1;MUemnx`  
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? bqR0./V  
这个差事就留给了holder自己。 y=}a55:qE  
    mO\=# Q>  
jin?;v  
template < int Order > r3Ih]|FK#  
class holder; ve=1y)  
template <> D2#.qoP #  
class holder < 1 > =1F F2#zS  
  { rk?G[C)2c  
public : ou&7v<)x4  
template < typename T > kca  Y  
  struct result_1 N%?8Bm~dP  
  { umiD2BRZ  
  typedef T & result; hN:2(x  
} ; FkoN+\d  
template < typename T1, typename T2 > v|>'m#Ln2  
  struct result_2 jZ69sDhE  
  { /lvH p  
  typedef T1 & result; 2) A$bx  
} ; SRk-3:  
template < typename T > HmEU;UbO-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |<7nf75c}  
  { zhde1JE  
  return (T & )r; r\{; ~V  
} -Ar 3>d  
template < typename T1, typename T2 > K<Y-/t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7R om#Kl:  
  { Le c%kC  
  return (T1 & )r1; }EHmVPe  
} DfP vi1  
} ; + f?xVW<h  
gMZ?MG  
template <> 4,R1}.?BzJ  
class holder < 2 > 7Y'.yn  
  { V|dKKb[Lve  
public : D&&11Iz&  
template < typename T > )8Sm}aC  
  struct result_1 BhJ~jV"  
  { <^jW  
  typedef T & result; o#&;,9  
} ; ^ )/oDyO  
template < typename T1, typename T2 > eTa[~esu.  
  struct result_2 [5kaF"  
  { ma26|N5  
  typedef T2 & result; ag$UNV  
} ; lV!@h}mG  
template < typename T > +2]{% =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w-MnJ(r  
  { %!1:BQ,p,i  
  return (T & )r; +EgQj*F*  
} !~k-S exh  
template < typename T1, typename T2 > <%rG*vzi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^k?Ig.m  
  { =2[cpF]  
  return (T2 & )r2; >U$,/_uMNW  
} [&FWR  
} ; r&ex<(I{  
"%Eyb\V!  
/ZKO\q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~A=Z/46*Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;HaG-c</  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O ijG@bI8  
*tT }y(M  
return l(i, j) = r(i, j); %.D@{O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ve / Q6j{  
N~ XzgI  
  return ( int & )i; nPUq+cXy]C  
  return ( int & )j; {*%'vVv+  
最后执行i = j;  0$l D  
可见,参数被正确的选择了。 /z+}xRS  
vrIM!~*W  
Hv1d4U"qM  
Mzxy'U V  
qN_jsJ  
八. 中期总结 m:~s6c6H  
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: iwfv t^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b-+iL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `+QrgtcEy4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ip4SdbU  
PF- sb&q  
G}\E{VvWh  
!g~xn2m$R  
|&TRN1  
l>M&S^/s j  
九. 简化 @Tr8.4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vf(\?Js ,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kqA`d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `riK[@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ( UV8M\  
  +-*/&|^等 . \fzK  
2. 返回引用。 p]#%e0  
  =,各种复合赋值等 /\_ s  
3. 返回固定类型。 #f@sq5pTO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z>hG'  
4. 原样返回。 ?ei7jM",  
  operator, ,.f GZ4  
5. 返回解引用的类型。 cQUmcK/,  
  operator*(单目) M(S:&GOU  
6. 返回地址。 W$P)fPU'  
  operator&(单目) @&d/}Mx"t  
7. 下表访问返回类型。 Jh[fFg]  
  operator[] F,`y_71<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 810u +%fu  
  operator<<和operator>> t1.5hsp  
SVaC)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。 c0jC84*v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6P!M+PO  
mg*[,_3q33  
template < typename Left > z.pP~he  
struct value_return W04-D  
  { bY;ah;<  
template < typename T > vh+Ih Gi  
  struct result_1 eEQ 4L\d  
  { 3m?3I2k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t8 #&bU X  
} ; X'WbS  
'zZN]P  
template < typename T1, typename T2 > q!9SANTx  
  struct result_2 A3bE3Fk$  
  { !["WnF{5eC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D'#Wc#b  
} ; 5+'1 :Sa(i  
} ; Rg,pC.7;  
QVI4<Rxg  
$GYcZN&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ep Eg 6   
W)?B{\  
下面我们来剥离functor中的operator() hO@'WoniW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X) xQKkL0  
Y:/z)"u,C  
return l(t) op r(t) 4r5?C;g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zN {'@B  
return op l(t) gz-}nCSi  
return op l(t1, t2) Y+sycdq  
return l(t) op c63DuHA*C  
return l(t1, t2) op F%t`dz!L  
return l(t)[r(t)] r+;op_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c Q|nL  
DnP>ed"M!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a&p|>,WS  
单目: return f(l(t), r(t)); tD.md _E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |28z4.  
双目: return f(l(t));  =h\,-8  
return f(l(t1, t2)); pog*}@ OS  
下面就是f的实现,以operator/为例 KE`}P<K&  
JV Fn=Mw  
struct meta_divide _1 f!9ghT\  
  { \SS1-UbL  
template < typename T1, typename T2 > <|~X,g;f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u!];RHOp|  
  { 1p<m>s=D=e  
  return t1 / t2; Tz]t.]!&E  
} yNP M-  
} ; Z~ VOO7|m  
r'uD|T H  
这个工作可以让宏来做: Oj6-  
YgC J s;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \IbGNV`q  
template < typename T1, typename T2 > \ g>A*kY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3G dWq*  
以后可以直接用 WrQe'ny  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c%yhODq/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +dcBh Dq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v{"$:Z ow  
0~Z >}(  
r1yz ?Y_P  
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 M3c-/7  
eYMp@Cx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 Ji>dr n  
class unary_op : public Rettype !v;N@C3C  
  { O{uc  h  
    Left l; !jGe_xB}~  
public : ,&rlt+wE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;"$Wfy  
0qqk:h  
template < typename T > BMkN68q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @r^a/]5D  
      { 9aFu51  
      return FuncType::execute(l(t)); +] >o@  
    } Tz[ck 'k  
/-)\$T1d  
    template < typename T1, typename T2 > *JDQaWzBd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w5w,jD[  
      { OOn{Wp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V}o`9R@tx}  
    } @9lV~,,U  
} ; 9AO`Zk{/Ez  
&#^^UT(nj  
/]zn8 d  
同样还可以申明一个binary_op %wWJVq}jx  
gQMcQV]C$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^<49NUB>  
class binary_op : public Rettype FD:3;nUY7  
  { GX?R# cf  
    Left l; ZxLdh8v.  
Right r; (3~h)vaJ  
public : jR[VPm=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lZ|+.T!g?  
]Jz2[F"J  
template < typename T > d$qivct  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gb+iy$o-  
      { ICA p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U:"X *  
    } D])&>  
blO(Th&  
    template < typename T1, typename T2 > @lpo$lN0R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Htl2CcZ  
      { {o1 vv+i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  @oE^(  
    } D1hy:KkAv]  
} ; .8Eh[yiln  
)#S;H$@$  
nSY3=Edx=  
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 ]Fi_v?42x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q*4{2oQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )E9[=4+*C$  
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。 UMtnb:ek  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! prtNfwJz1j  
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。。。 m31l[e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O|%03q(  
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) x*>@knP<-  
下面是修改过的unary_op a',6WugIP  
OlRtVp1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !r\u,l^  
class unary_op >TI/W~M  
  { r@")MOGc  
Left l; 'Ur1I "  
  [$\KS_,Mn  
public : B&:9uPRzZ  
sg YPR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gOiZ8K!  
ZHu"& &  
template < typename T > >b\{y}[  
  struct result_1 `Iwl\x[A  
  { 3yGo{uW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7v'aw"~  
} ; J9aqmQj('  
0'wchy>  
template < typename T1, typename T2 >  +_E^E  
  struct result_2 p>#sR4d>  
  { Q1kZ+b&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (\8IgQ{  
} ; ^mH:8_=(.  
To/6=$wto  
template < typename T1, typename T2 > x%h4'Sm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W%ml/ 4  
  { 1t+uMhy*y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O>R@Xj)M  
} K HyVI6N[  
CFK{.{d]B  
template < typename T > |P_voht  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3+[;  
  { ~8JOPzK  
  return OpClass::execute(lt(t)); 88x2Hf5I  
} "L4ZE4|)  
%CoO-1@C  
} ; )FQxVT,.  
z}BuR*WSY{  
K<wg-JgA  
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 &/m0N\n?  
好啦,现在才真正完美了。 t,NE`LC  
现在在picker里面就可以这么添加了: kz0pX- @b  
#~}4< 18  
template < typename Right > -%fc)y&$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +MR]h [  
  { xig4H7V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q$7w?(Lk  
} V36u%zdX5n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o[I s$j  
i/{dD"HwM  
h 8<s(WR  
P*|qbY  
y3XR:d1cg  
十. bind xiv8q/  
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。 Vp$<@Y  
先来分析一下一段例子 /np05XhEa  
G^ShN45   
:3N6Ej  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U| T}0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wY]ejK$0R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `\beQ(g  
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。 bblEZ%  
我们来写个简单的。 t5CJG'!ql  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Te GA;  
对于函数对象类的版本: Skl:~'W.&|  
5X PoQ^  
template < typename Func > 5Lm-KohT'  
struct functor_trait ;.66phe  
  { dvE~EZcS  
typedef typename Func::result_type result_type; 42f\]R,  
} ; G>edJPfQ  
对于无参数函数的版本: QsX`IYk  
M1z ?E@kz  
template < typename Ret > <<DPer2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r}:D g fn  
  { .PD_Vv>C/>  
typedef Ret result_type; B.A;1VE5  
} ; I p<~Y  
对于单参数函数的版本: I)\{?LdHR  
nP&6i5s%  
template < typename Ret, typename V1 > xsIfR3Ze9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J``5;%TJp  
  { eN'b" _D  
typedef Ret result_type; FKtG  
} ; Z*R~dHr   
对于双参数函数的版本: H'IxB[  
!5qV}5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SJ}PV:x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C).+h7{nd  
  { ~OMo$qt`lP  
typedef Ret result_type; |H(i)yu"5'  
} ; (zPsA  
等等。。。 _b`/QSL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "r=p/"4D  
~Qd|.T  
template < typename Func > HBNX a  
struct func_return HXN. ,[  
  { vA{DF{S 4  
template < typename T > }tW1\@ =  
  struct result_1 !gL1  
  { G?^w <  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z5_jx&^Z  
} ; \j<aFOT(  
as73/J6  
template < typename T1, typename T2 > ujn7DBE"  
  struct result_2 6P T)  
  { a$EudD#+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y:  ]  
} ; |.b&\  
} ; nf-6[dg  
tb>Q#QB&u  
F=?GV\Tw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "!Nu A  
_&N:%;9uD  
template < typename Func, typename aPicker > *Z+U}QhHD6  
class binder_1 2q UX"a4  
  { u/CR7Y  
Func fn; T2A74>Nw  
aPicker pk; 8 .&P4u i  
public : /!_FE+  
J|@O4 g   
template < typename T > .zy2_3:  
  struct result_1 /uPMzl  
  { #3O$B*gV6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &gP1=P,!  
} ; ;Za^).=  
9 ge'Mo  
template < typename T1, typename T2 > lmIphOUoIw  
  struct result_2 u`XZtF<vf  
  { >_#A*B|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]D^zTl3=q  
} ; ^U^K\rq 1u  
3*F|`js"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K<k\A@rv8H  
~iIFe+6  
template < typename T > 9%dO"t$-q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + jN)$Y3Ya  
  { x&N@R?AG1  
  return fn(pk(t)); m;sYg  
} P@<K&S+f  
template < typename T1, typename T2 > " ;o, D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @7sHFwtar?  
  { ,D.@6 bJW  
  return fn(pk(t1, t2)); iA4VT,  
} 8SBa w'a  
} ; F)50 6  
H:t2;Z'  
}5d|y*  
一目了然不是么? "/x/]Qx2  
最后实现bind Of  nN  
m:g%5' qDZ  
zR%)@wh  
template < typename Func, typename aPicker > 9S?b &]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e63io0g>  
  { q#0yu"<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pW&8 =Ew  
} vX*kvEG  
j[=P3Z0q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ']sIU;h3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZV!*ZpTe~  
9x14I2  
十一. phoenix s{fL~}Yz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ai)?RF  
lC^?Jk[N  
for_each(v.begin(), v.end(), `J}FSUn\  
( ` kZ"5}li  
do_ gT|&tTS1@  
[ L @8[.  
  cout << _1 <<   " , " c- [IgX e  
] WWA!_  
.while_( -- _1), )IuwI#pm  
cout << var( " \n " ) 'fIG$tr9X  
) =/N0^  
); =Q8$O 2TW  
YY$O"!."  
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: ,`(Qs7)Xx  
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 yiczRex%rq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qjRp5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z-i$KF  
a]x\e{  
Csm23QLsg)  
template < typename Cond, typename Actor > cV* 0+5  
class do_while *%dWNvN4X  
  { }& 01=nY  
Cond cd; n(\VP!u5r  
Actor act; )<L?3Jjt5  
public : "oCXG`.k&  
template < typename T > B)ibxM(n*  
  struct result_1 %U$%x  
  { !?m8UE  
  typedef int result_type; =(,dI [v  
} ; \'x?VVw  
{"^#CSi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =!2(7Nr  
84-7!< 6i  
template < typename T > -axmfE?g0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SA6.g2pFz  
  { j"<F?k@`Q  
  do -\~x^5K  
    { YfH+kDT  
  act(t); LMYO>]dg  
  } -GL-&^3IjH  
  while (cd(t)); Il#9t?/  
  return   0 ; n 4EZy<~m  
} zj'uKBDl  
} ; K/LoHWy+n*  
jF%l\$)/  
@xAfD{}f!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g8;JpPw  
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。 ZQDw|*a@  
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。 tP/R9Ezp  
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。 t-w4rXvF   
下面就是产生这个functor的类: sKOy6v  
0bG2YMs  
PciiDh~/  
template < typename Actor > ON$-g_s>)  
class do_while_actor Z65]|  
  { &M+fb4:_  
Actor act; _6'HBE  
public : _qhYG1t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,9ZN k@q  
w77"?kJ9X  
template < typename Cond > w24@KaKFo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xr 4kBC t  
} ; 31}kNc}n  
zI3Bb?4.  
X6: c-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nYO4JlNP  
最后,是那个do_ 3+r8yiY  
Uzd\#edxJ  
MQGR-WV=5  
class do_while_invoker . xdSUe  
  { `}f wR  
public : +0WI;M4i  
template < typename Actor > s:#\U!>0`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /CN`U7:E  
  { [P746b_\e  
  return do_while_actor < Actor > (act); )}jXC4  
} Az>gaJ/_  
} do_; 8_F5c@7  
69u"/7X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &\GB_UA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u@-x3%W  
最后来说说怎么处理break和continue 7q[a8rUdh  
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。 '`Iuf\  
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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