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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b]JI@=s?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D*Q.G8(  
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, kz S=g|_  
ACK1@eF  
_ZAchzV  
(?b@b[D~4  
  class filler Px>va01n  
  { TV}}dw  
public : 9lo [&^<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8g >b  
} ; .~gl19#:T  
M}hrO-C  
9=/N|m8.  
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: T^}  
;*[9Q'lI*  
Gj /3kS~@  
[ &qA\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]fI/(e_U  
da$BUAqU  
H2-28XGc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e|r0zw S  
D["MUB4l  
v1.q$ f^(  
\BI/G  
二. 战前分析 1[;@AE2Y  
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。 8)\M:s~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 i(6J>^I  
7e&\{*  
XL}<1- }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mi2o1"Jd$`  
  /* --------------------------------------------- */ Cv=GZGn-  
vector < int *> vp( 10 ); 7=*VpX1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H%z@h~s>  
/* --------------------------------------------- */ cUDgM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Cj;/Uhs  
/* --------------------------------------------- */ y02 u?wJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wX'}4Z=C~  
  /* --------------------------------------------- */ (5uJZ!m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xnq><4  
/* --------------------------------------------- */ Pcu|k/tk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [D'Gr*5~{  
C/v}^#cLD  
j:1uP^.  
oVB"f  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]i8c\UV\  
1._1, _2是什么? :nQp.N*p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =V^@%YIn  
2._1 = 1是在做什么? MPRO !45Z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 a`Z{ xme =  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U 0ZB^`  
F1A1@{8bN  
wTpD1"_R  
三. 动工 BGjb`U#%3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xi~9&ed#$i  
5iWe-xQ>  
SQKt}kDbM  
YlUpASW  
template < typename T > ?TuI:dC  
class assignment EE%s<_k`  
  { bx(w :]2  
T value; +(ny|r[#  
public : d~[UXQC  
assignment( const T & v) : value(v) {} !O\X+#j  
template < typename T2 > bc}dYK3$q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1-$P0  
} ; vbn>mg5  
Uh+jt,RB`  
aW@oE ~`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cTj~lO6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `)tK^[,<W  
SLA#= K  
B/Ba5z"r$  
4Vx+[8W  
  class holder /w~C~6z @!  
  { zPQ$\$7xB  
public : $j !8?  
template < typename T > `D)S-7BR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %UmbDGDWI  
  { p}8ratmN  
  return assignment < T > (t); lS3 _Ild  
} 6{^*JC5nj  
} ; |Qu_E  
qP`?M\!O  
3"B+xbe=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: M+UMR+K  
<NL+9lR  
  static holder _1; nh|EZp]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4JK@<GBK6  
r!M#7FDs(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q=XA"R  
而不用手动写一个函数对象。  . X0t"  
D JJZJ}7  
TA9dkYlE/  
7 NUenCdc  
四. 问题分析 T Xl\hL\+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Wbs^(iUU}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 < [ w++F~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }1\?()rB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I tgH>L'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DoTs9w|5  
intvlki]be  
五. 问题1:一致性 Wb'*lT0=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Obg@YIwn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ec`>KuY  
:3 PGf  
struct holder ev*c4^z:s  
  { 3v G  
  // 1y(iE C  
  template < typename T > |H<|{{E  
T &   operator ()( const T & r) const kEx8+2s=M  
  { &8juS,b  
  return (T & )r; ZG!x$ yi$  
} x1:vUHwC  
} ; ^U" q|[qy  
v7g [Lk  
这样的话assignment也必须相应改动: i:R!T,  
cy9N:MR(c  
template < typename Left, typename Right > [6tR&D #K  
class assignment -wBnwn-  
  { Y]?Kqc  
Left l; s%FP6u7[i  
Right r; 2}GKHC  
public : z{@= _5;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b,z R5R^D;  
template < typename T2 > EP/&m|o|G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3s#|Y,{?6R  
} ; >_n:_  
XlE$.  
同时,holder的operator=也需要改动: }#YIl@E  
g2!0vB>  
template < typename T > (di)`D5Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DIL)7K4  
  { @F>[DW]O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9 J$Y,Z  
} ks)fQFSbu  
|Tj`qJGVw  
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。 1VRqz5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k0gJ('zah  
M|$H+e } :  
return l(rhs) = r; F%w\D9+P  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Jv-zB]3&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 39'X$!  
ajf_)G5X P  
template < typename Tp > *'kC8 ZR5  
class constant_t ,^UcRZ8.H  
  { 4Sd+"3M  
  const Tp t; 2l]C55p)s  
public : H57jBD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wY."Lw> 6  
template < typename T > =>E44v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 37.) @  
  { &Z;Eu'ia  
  return t; Pcd i  
} ! hOOpZ f7  
} ; bEOOFs  
o{s4.LKK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UHTb61Gs  
下面就可以修改holder的operator=了 j@kRv@  
2b{@]Fp  
template < typename T > @]}Qh;a~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7lnM|nD  
  { Q*TQ*J7".X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =|DkD- O  
} SLbavP#G  
:Kt{t46)  
同时也要修改assignment的operator() AmUe0CQ:k'  
{|t?   
template < typename T2 > \oD=X}UQw(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \!? PhNv  
现在代码看起来就很一致了。 x<)!$cg  
)%-\hl]  
六. 问题2:链式操作 -NI@xJO4(;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Au\ =ypK  
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。 A `H]q5d  
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。 dqK  
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。 qrORP3D@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *o2_EqXL*  
KJ05Zx~uma  
template < typename T > -&HoR!af  
struct result_1 Cys/1DkE  
  { '<U[;H9\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f(zuRM^5  
} ; -qr:c9\px  
a'L7y%  
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: Jq=>H@il  
)gm\e?^   
template < typename T > _s=Pk[e  
struct   ref 3mnLV*aRt  
  { ~>wq;T:=  
typedef T & reference; LO Yyj?^7  
} ; Luu-c<*M  
template < typename T > [eTck73  
struct   ref < T &> pQ6t]DJ4  
  { N'q/7jOy  
typedef T & reference; gP"Mu#/D  
} ; ".7 KEnx  
Zzzi\5&gU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A?<"^<A^  
q'U-{~q%  
template < typename T > 1OJD\wc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #v]aT  ]}  
  { ,_7tRkn  
  return l(t) = r(t); +[go7A$5  
} U#^:f7-$.  
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。 qy0_1xT-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。   ]q\=  
zz''FmedF  
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 ?}>B4Z)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H'(o}cn7~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mfi'>o#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^IegR>  
最后的布局是: 4~J1pcBno%  
                Add ?. 'oxW  
              /   \ w6%CB E2  
            Divide   5 mf_ 9O  
            /   \ X2mm'J DwK  
          _1     3 za 4B+&JJ  
似乎一切都解决了?不。 x#xO {  
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。 70l;**"4  
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。 '%/u103{e  
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: -O q=J;  
y8 u)Q  
template < typename Right > Z` Eb L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "I 1M$^8n  
Right & rt) const +c2=*IA/  
  { Bd]DhPhJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @9Pn(fd]  
} v-]-wNqT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Gb)iB  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kj"_Y"q=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 -D':7!@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LfSU Y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :JG}%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D,R2wNF  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xRZT  
bI0+J)  
template < class Action > dD2e"OIX  
class picker : public Action zEL[%(fnc  
  { 4'e8VI0  
public : tQ<2K*3]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WmBnc#>gK  
  // all the operator overloaded -m-WUox4"  
} ; -]MP,P%  
|?b"my$g$  
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。 #j5^/*XW  
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: \O4=mJ  
{.)~4.LhQM  
template < typename Right > P+l^Ep8P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +*~3"ww<  
  { @"5u~o')@v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f }e7g d]M  
} "N"k8,LH  
U} h |Zk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fxa^SV   
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。 7!r`DZ"yF  
<GR:5pJ%  
template < typename T >   struct picker_maker cHd39H9  
  { RH0a\RC!G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |"*:ZSj  
} ; 1T`"/*!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5~5ypQj  
  { AY erz  
typedef picker < T > result; M57(,#g  
} ; #&gy@!a~  
\OB3gnR  
下面总的结构就有了: o8"xoXK5xf  
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。 Q:=/d$*xd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S-dV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GDntGTE~sk  
至此链式操作完美实现。 o%7yhCY  
zK;t041e  
MeS$+9jV(  
七. 问题3 Hn.UJ4V  
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。 'IszS!kY  
9|DC<Zn&B#  
template < typename T1, typename T2 > iDN,}:<V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rKq]zHgpo  
  { <GEn9;\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Reo0ZU>  
} v}i}pQ\DK  
djM=QafB:C  
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: Rl8-a8j$f.  
: r=_\?  
template < typename T1, typename T2 > o~ed0>D-LS  
struct result_2 qa6up|xUnn  
  { XjNu|H/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &n wg$z{Y  
} ; ya=51~ by"  
}% *g\%L  
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? r G6/h'!|  
这个差事就留给了holder自己。 /0(KKZ)  
    bHM .&4G  
HVp aVM  
template < int Order > .}wir,  
class holder; dQb?Zi7g  
template <> lB-7.  
class holder < 1 > E83nEUs  
  { 'cv/"26#  
public : WDq3K/7\  
template < typename T > C/=ZNl9"fn  
  struct result_1 tK*f8X+q  
  { oxZ(qfjS  
  typedef T & result; w.\:I[  
} ; o-_ a0j  
template < typename T1, typename T2 > fz*6 B NJ  
  struct result_2 Nx__zC^r  
  { q6dq@   
  typedef T1 & result; WD:5C3;  
} ; nYHk~<a  
template < typename T > ]M/w];:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v)06`G  
  { J$o J  
  return (T & )r; ak zb<aT  
} ;A_QI>>  
template < typename T1, typename T2 > d {4br  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &x3y.}1  
  { ]So%/rOvX  
  return (T1 & )r1; lz>hP  
} !VW#hc \A5  
} ; :BS`Q/<w  
9Z=Bs)-y.  
template <> q!n|Ju<  
class holder < 2 > %/7`G-a.B  
  { .gB*Y!c7  
public : .Kx5Kh {  
template < typename T > [M.Vu  
  struct result_1 ?^5x d1>E  
  { &^Io\  
  typedef T & result; No?pv"  
} ; R[b?kT-%  
template < typename T1, typename T2 > lPH]fWt<  
  struct result_2 |<E%hf  
  { 28-@Ga4  
  typedef T2 & result; rfk';ph  
} ; <H.Ml>q:r  
template < typename T > 0R.@\?bhL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |cH\w"DcXw  
  { E4P P& '  
  return (T & )r; WVVqH_  
} cla4%|kq3Y  
template < typename T1, typename T2 > n`6vM4rM)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1.+MX(w  
  { hod|o1C&  
  return (T2 & )r2; q o'1Pknz  
} -C\m' T,1  
} ; ! !9V0[  
1\1o65en  
+f+\uObi:  
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> >。 {w2<;YXj!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RtSk;U1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?wmr~j  
 `=oN&!  
return l(i, j) = r(i, j); E@?jsN7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $ _ gMJ\{  
kWWb<WRW:  
  return ( int & )i; >LjvMj ]  
  return ( int & )j; VBOq~>V6(v  
最后执行i = j; zITXEorF!J  
可见,参数被正确的选择了。 h5F1mr1Sa  
fPst<)  
P",53R+"  
&cZD{Z  
$Cte$ jg{;  
八. 中期总结 z*:^*,  
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: ^NP" m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yHCBf)N7\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t.NG ]ejZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor klPc l[.w  
Q|:\  
)5B90[M|t  
x }-rAr  
GMFp,Df  
 Y]P]^3  
九. 简化 dq[CT  
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。 Ucv-}oa-?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8%Pjx7'<  
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!sxM5(*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (ZDRjBth[  
  +-*/&|^等 <UeO+M(  
2. 返回引用。 8eL[ ,uw  
  =,各种复合赋值等 %A?Ym33  
3. 返回固定类型。 %T!UEl`v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WnA]gyc  
4. 原样返回。 BH\qm (X  
  operator, Rom|Bqo;  
5. 返回解引用的类型。 pS9CtQqvgy  
  operator*(单目) )t0t*xu#  
6. 返回地址。 a(!:a+9WOP  
  operator&(单目) ?$9C[Kw`  
7. 下表访问返回类型。 t[%9z6t  
  operator[] sy4$!,W:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RytQNwv3  
  operator<<和operator>> Q']:k}y  
q f-1}  
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。  !1;DRF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;DBO  
HX?5O$<<N  
template < typename Left > Rax}r  
struct value_return \%f4)Qb  
  { > PfYHO  
template < typename T > Fod2KS;g  
  struct result_1 t: r   
  { ^!!@O91T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d2Bn`VI  
} ; ,@8>=rT  
YB.r-c"Y  
template < typename T1, typename T2 > e%o6s+"  
  struct result_2 =k'3rm*ld  
  { hBO I:4u[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mq do@  
} ; UeX3cD  
} ; ^3F[^#"  
.^fq$7Y}7  
+kmPQdO;*/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RV.*_FG  
M n3cIGL  
下面我们来剥离functor中的operator() r. =_=V/t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mM&H; W  
\&n]W\  
return l(t) op r(t) ;N6L`|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zsc8Lw  
return op l(t) H@.j@l  
return op l(t1, t2) rX)PN3TD  
return l(t) op P BpjE}[Q  
return l(t1, t2) op @_YlHe&W  
return l(t)[r(t)] ehoDWO]S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ej]^VS7w[r  
ebcGdC/%>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n'U*8ID  
单目: return f(l(t), r(t)); RgZBh04q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }b\e2ZK  
双目: return f(l(t)); ]Jq1b210  
return f(l(t1, t2)); T4F}MVK  
下面就是f的实现,以operator/为例 'RC(ss1G  
<}L`d(E@f  
struct meta_divide pJ;J>7Gt  
  { x;?4AJ{  
template < typename T1, typename T2 > m1heU3BUWU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~ b!mKyrZ  
  { O$V 6QJ  
  return t1 / t2; {+0]diD  
} yNoJrA  
} ; s*>s;S?{|  
&jT>)MXPu  
这个工作可以让宏来做: $pyM<:*L&<  
FVPhk2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nw+L _b  
template < typename T1, typename T2 > \ h/ ?8F^C#v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3J7TWOJVw  
以后可以直接用 ZT5t~5W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f<= #WV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #I'W[\l~+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;]D@KxO$dJ  
:bkACuaEn  
tO~DA>R  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 M`*B/Fh 2  
KJo [!|.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bae .?+0[  
class unary_op : public Rettype _ r0oOpE  
  { /pan{.< k  
    Left l; R]VY PNns  
public : #I|Vyufw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @s}I_@  
.h~M&d!  
template < typename T > !@{_Qt1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wj!p6D;;S  
      { iA3d[%tBb  
      return FuncType::execute(l(t)); &?IOrHSv!  
    } [cwc}f^  
s-Q-1lKV,  
    template < typename T1, typename T2 > VO] Jvf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b#(SDNo6  
      { g dT3,8`#[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JR|yg=E  
    } [X ]\^   
} ; nud,ag  
5V!L~#  
wv>Pn0cO  
同样还可以申明一个binary_op 0 60<wjX6  
k!H;(B"s-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vmK<_xbwd  
class binary_op : public Rettype 3Q*K+(`{  
  { - l8n0P1+  
    Left l; m8,P-m  
Right r; JM!rop^  
public : 1dh_"/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eUPG){"  
M>P-0IC  
template < typename T > W-<E p<7{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U~-Z`_@^-  
      { 5|f[evQj<S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -U)6o"O_CV  
    } <Z{\3X^  
*q_ .y\D  
    template < typename T1, typename T2 > #qWa[kB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u6IEBYG ((  
      { !^cQPX2<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8~AO~  
    } km,}7^?F0r  
} ; Pwf2dm$,+  
P$S>=*`n U  
_;3xG0+  
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 | VPs5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pm$,B7Q`oO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o7S,W?;=5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J7W]Str  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0^nnR7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GV#"2{t j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sCU<1=   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g+;m?VJ  
下面是修改过的unary_op 9Slx.9f  
^d Fdw\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'qwFVP  
class unary_op a<7Ui;^@  
  { :\9E%/aAD  
Left l; VeeQmR?u-  
  /{ Lo0  
public : jR`q  y<  
(Em^qN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CM?dB$AwX  
"- @{ )  
template < typename T > hZf0q 2  
  struct result_1 )w_0lm'v{r  
  { =u W+>;]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (b%&DyOt  
} ; Pd9qY 8CP  
'bVDmm).  
template < typename T1, typename T2 > iV;X``S  
  struct result_2 `wz@l:e  
  { aal5d_Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4%>iIPXi.(  
} ; >utm\!Gac  
_]:wltPv  
template < typename T1, typename T2 > BS*IrH H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $}RBK'cr}  
  { hbdq'2!Qr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dlkxA^  
} F33&A<(,  
U;f~Q6iu  
template < typename T > a[d6@!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9nF;$ HB  
  { cnJ(Fv_F$  
  return OpClass::execute(lt(t)); I?c "\Fe  
} OhMnG@@  
VsEMF i=  
} ; :4RD .l  
.`qw8e}y#'  
t;X  !+  
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}nrVn[B9  
好啦,现在才真正完美了。 "cSH[/  
现在在picker里面就可以这么添加了: L-Qc[L  
Y&M}3H>E  
template < typename Right > @vzv9c[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )fSO|4   
  { pJ)PVo\cV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k$]-fQM  
} &Luq}^u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2_i/ F)W  
klSzmi4M  
 <sdC#j  
W ~(4t:hp  
T^FeahA7;  
十. bind O*% 1   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;Z:zL^rvn  
先来分析一下一段例子 n:QFwwQ`Q;  
rjsqXo:9  
'Pk1 4`/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o2p;$W4`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "eKNk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =e\E{K'f@  
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。 ,EhQTVJ  
我们来写个简单的。 up`.#GWm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2|a@,TW}-  
对于函数对象类的版本: EPO*{bN7O  
fd Vye|%  
template < typename Func > B,rpc\_  
struct functor_trait !l2=J/LJj  
  { }~/u%vI@M5  
typedef typename Func::result_type result_type; B_Qi  
} ; 6k14xPj  
对于无参数函数的版本: t4HDt\}&k~  
M@)^*=0H  
template < typename Ret > jGV+ ~a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (jQ]<q%P  
  { &+"-'7  
typedef Ret result_type; Y"eR&d  
} ; vpTYfE  
对于单参数函数的版本: SU. 9;I !  
e* 2ay1c  
template < typename Ret, typename V1 > /m>%=_nz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R 2.y=P8N  
  { J})#43P  
typedef Ret result_type; -s ]  
} ; "0BuQ{CQ  
对于双参数函数的版本: , Oqd4NS  
0W}iKT[Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kterp%J?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RDFOUqS  
  { MqA%hlq  
typedef Ret result_type; (t^&L  
} ; NhP&sQO  
等等。。。 ry99R|/d1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy drv"I[}{A  
x{=@~c%eh  
template < typename Func > l8O12  
struct func_return hU 3z4|~+  
  { /3]b!lFZZ  
template < typename T >  G{4~{{tI  
  struct result_1 +a@:?=hc  
  { (YOp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; | .8lS3C  
} ; T[$! ^WT  
f;Cu@z{b  
template < typename T1, typename T2 > tA,#!Z0  
  struct result_2 PA=.)8  
  { Py}`k1t*f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x{Gdr51%  
} ; vocXk_  
} ; Stq [[S5P  
bU(H2Fv  
muD7+rn?&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Glt%%TJb   
]GSs{'Uh B  
template < typename Func, typename aPicker > YLEk M  
class binder_1 W0++q=F  
  { nWrkn m  
Func fn; ao@"j}c  
aPicker pk; M*& tVG   
public : :tc]@0+  
&7gL&AY8  
template < typename T > O{B[iy(C  
  struct result_1 ^p'iX4M  
  { 4V$DV!dPQ}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >9h@Dj[|!  
} ; t1y hU"(J  
dc ]+1 A  
template < typename T1, typename T2 > RsY7F;  
  struct result_2 <($'jlZ  
  { )^G&p[G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2g)W-M  
} ; p4ML } q8  
LuLnmnmB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3EM=6\#q  
"zT#*>U  
template < typename T > 3C=|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [sM~B  
  { h{ &X`$  
  return fn(pk(t)); aNqhxvwf  
} "R"7'sJMI  
template < typename T1, typename T2 > GsYi/Z   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9M$=X-  
  { U~,~GU=X  
  return fn(pk(t1, t2)); r9x.c7=O  
} dy4! >zxF  
} ; ~"<AYJlO  
sj)$o94=  
kW'xuZ&  
一目了然不是么? gC}r$ZB(  
最后实现bind :/Zy=F9:  
AfzE0mBW  
RJ#xq#l  
template < typename Func, typename aPicker > yJt0KUw@!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sC8C><y  
  { p4 \r`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ab]`*h\U  
} XJ3 5Z+M  
C?UV3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]F,mj-?4x  
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。 m=Z1DJG  
i+ I%]  
十一. phoenix |@J:A!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MKad 5gD*<  
]Zfg~K(  
for_each(v.begin(), v.end(), K_@[%  
( vd@ _LcK  
do_ H_RVGAb U  
[ !nQ!J+ g  
  cout << _1 <<   " , " ;C1]gJZ,  
] +V"t't7  
.while_( -- _1), e 1W9Z $m  
cout << var( " \n " ) >680}\S  
) J|DID+M  
); ]fN\LY6p  
/V66P@[>  
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: =.@{ uu;  
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 %R%e0|a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #q7`"E=M"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eq0&8/=  
d" T">Og)  
[4V{~`sF  
template < typename Cond, typename Actor > {uO=Wkp~7  
class do_while B~/:["zTh&  
  { 7J ~usF>A  
Cond cd; 3"ALohlL  
Actor act; oDY $F%  
public : ;\P\0pI50  
template < typename T > 8IErLu}  
  struct result_1 ac8+?FpK #  
  { WoP5[.G  
  typedef int result_type; o6JCy\Bx  
} ; MfJ;":]O!  
L&[uE;ro  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :'*;>P .(  
U)Cv_qe  
template < typename T > sW'SR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >w,o|  
  { )<_e{_ h  
  do `)sC".b7  
    { ('H[[YODh  
  act(t); Czj]jA(0f  
  } #t.)4$  
  while (cd(t)); ~>h_#sIBC  
  return   0 ; "bI'XaSv  
} B@P +b*%  
} ; |"4+~z%/9!  
Y?cdm}:Ou  
wc&%icF*cr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3q{op9_T7  
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。 <m;idfn  
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。 jNKu5"HB  
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。 o:`>r/SlL  
下面就是产生这个functor的类: #\15,!*a=  
oMM+af  
Q8] lz}  
template < typename Actor > B=E<</i  
class do_while_actor x+?P/Ckg  
  { G/l 28yt  
Actor act; uB;\nj5'D  
public : <1r#hFUUL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )Sz2D[@n  
A1VbqA  
template < typename Cond > rA<>k/a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  t 0 $}  
} ; m tPmVze  
r&$r=f<  
\6]Uj+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3aD\J_  
最后,是那个do_ :Z(w,  
tw<mZd2H  
|wef[|@%  
class do_while_invoker PubO|Mf  
  { F 7v 1rf]  
public : E=G"_ ^hCE  
template < typename Actor > L[Z SgRTu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uT")j,tz  
  { O r {9?;G  
  return do_while_actor < Actor > (act); qFqK. u  
} ^p@R!228  
} do_; vKX6@eg"  
/w5~ O:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "pa}']7#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @;^7kt  
最后来说说怎么处理break和continue #YABb wH  
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。 &CtWWKS"  
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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