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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IKD{3cVL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F? #3  
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, '/d51  
QYH-"-)  
+}:Z9AAMy  
+-izC%G  
  class filler `^M]|7  
  { &G {GLP?H  
public : 8!_jZf8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M:+CW;||!  
} ; HbTVuf o  
oRV}Nz7hr  
^m\o(R  
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: S=@+qcI  
o@meogkL  
]J7qsMw  
e(c\U}&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3[m~-8  
5!c/J:z  
v">?`8V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1T^WMn:U  
N`8K1{>BH  
9CD ei~  
@Z5q2Q  
二. 战前分析 k/K)nH@)  
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。 RXgb/VR  
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 AWO)]rM  
#6 M] tr  
5y#,z`S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8v$q+Wic  
  /* --------------------------------------------- */ E0Wc8m"  
vector < int *> vp( 10 ); T7[@ lMa?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r%,?uim#  
/* --------------------------------------------- */ N ,~O+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {cK<iQJ  
/* --------------------------------------------- */ u0C:q`;z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EC+t-:a]  
  /* --------------------------------------------- */  s*u A3}j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i<uU_g'M  
/* --------------------------------------------- */ vhe Y F@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +R'8$  
PRh C1#  
aV;|2}q "  
sY ]J!"  
看了之后,我们可以思考一些问题: @|gG3  
1._1, _2是什么? UHl3/m7g  
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。 !0{SVsc)  
2._1 = 1是在做什么? ]kj^T?&n.  
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。 {*xE+ |  
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。 4^7 v@3  
)nm+_U  
4n,&,R r#  
三. 动工 K?.~}82c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &PMQ]B  
[gW eD  
:jiEn y  
Fis!MMh.$  
template < typename T > n Kkpp-  
class assignment k!c7eP"%8^  
  { ~&?([}A  
T value; \0\O/^W0  
public : J;4x$BI  
assignment( const T & v) : value(v) {} UP]( 1lAf  
template < typename T2 > De$~ *2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $QJ3~mG2  
} ; 2?,Jn&i5  
m6Dm1'+  
@@Ib^sB%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :6Ri% Nb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G(E1c"?  
`YOYC  
 5%-{r&  
{gD ED  
  class holder `d <`>  
  { <\229  
public : )%C.IZ_s2  
template < typename T > 4$-R|@,|_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e@3SF  
  { !LK xZ"  
  return assignment < T > (t); := V?;  
} k+J3Kl09hM  
} ; M5bE5C  
d9{lj(2P  
r-qe7K@p  
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: J/]%zwDwS  
%" iX3  
  static holder _1; eMGJx"a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z}vT8qoX  
K V5 '-Sv1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W8W7<ml0A  
而不用手动写一个函数对象。 >a"J);p  
Vgm*5a6t  
XIcUoKg^  
^".OMS"!  
四. 问题分析 :WB uU  
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。 '#Wx@  
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。 zs=3e~o3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'sEnh<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OZ`cE5"i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E%w^q9C  
k_pv6YrE  
五. 问题1:一致性 y##h(y  
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?| .}__XWK5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CW1l;uwtU  
UyGo0POW  
struct holder 45~x #Q  
  { l b(  
  // & bTCTDZh  
  template < typename T > n Bm ]?  
T &   operator ()( const T & r) const '_v~+  
  { V%-hP~nyBx  
  return (T & )r; V60L\?a  
} ebA:Sq:w  
} ; dIC\U  
F5?S8=i  
这样的话assignment也必须相应改动: :8b'HhjM  
#Y5k/NPg  
template < typename Left, typename Right > o U=vl!\J  
class assignment Y"FV#<9@7E  
  { 0U=wGI O  
Left l; $N?8[  
Right r; /k'7j*t Z  
public : )+ <w>pc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $PJ==N  
template < typename T2 > .IW`?9O$E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J[ }H^FR  
} ; < $zJi V  
M+ [ho]  
同时,holder的operator=也需要改动: ~kW?]/$h  
+tPBm{|  
template < typename T > <8WFaP3,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (3n "a'  
  { snaAn?I4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 56AC%_ g>  
} oc1BOW z  
|~Dl<#58  
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。 ~& -h5=3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5RPG3ppS  
B&cIx~+  
return l(rhs) = r; r;Sk[Y5#  
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。 u=:f%l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :T-DxP/  
5dj" UxH  
template < typename Tp > ]\*^G@HA2  
class constant_t 3d}v?q78  
  {  7)2K6<q  
  const Tp t; F`g(vD >  
public : 2cCiHEL#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kj6:P$tH  
template < typename T > &%OY"Y~bI!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UA<Fxt  
  { cC~RW71  
  return t; --$* q"  
} %bnXZA2Sx  
} ; svpQ.Q  
H<d~AurX)J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7d;|?R-8D  
下面就可以修改holder的operator=了 HzTmNm)  
,AnD%#o  
template < typename T > 6b|<$Je9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R`(2Fy%0\k  
  { %]+R>+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "3RFy i  
} 6ll!7U(9(  
VWft/2p~  
同时也要修改assignment的operator() 5/"$ _7"{a  
f~VlCdf+  
template < typename T2 > }n^Rcz6HeO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TIGtX]`  
现在代码看起来就很一致了。 *(9Tl]w  
GLsa]}m,9  
六. 问题2:链式操作 vT?^#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NY7yk3  
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。 ? i _ACKpw  
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。 / l$enexSt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rUI?{CV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,@ '^3u  
G*9(O:  
template < typename T > ! I:N<  
struct result_1 kX8C'D4 gX  
  { ZJ3g,dc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -#ZvjEaey  
} ; E@GYl85fI  
"#*W#ohVA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &N^j }^ Z  
w<(ubR %$  
template < typename T > uSfHlN4l  
struct   ref |N/d }  
  { httywa^  
typedef T & reference; v]k-x n|$j  
} ; a0|hLqI  
template < typename T > V_h&9]RL  
struct   ref < T &> e a=E/HR-  
  { Z|t=t"6"  
typedef T & reference; s+:|b~  
} ; n\+ c3  
}a;xs};X;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R1zt6oY  
$7q3[skH  
template < typename T > 4aHogheg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const neFwxS?  
  { +4 k=Y  
  return l(t) = r(t); syw1Z*WK  
} b6-N2F1Fs  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L;3%8F\-.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AYn65Ly  
Fx^wV^q3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YPGM||  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -PpcFLZ|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :;_ khno  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :9hGL  
最后的布局是: i.E2a)  
                Add %axr@o[  
              /   \ x_Ev2 c'4  
            Divide   5 Ja6KO2}p  
            /   \ H~FI@Cf$L  
          _1     3 3X gJZ  
似乎一切都解决了?不。 2F2Hl   
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。 DZqPCMz)^  
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。 k!Yc_ZB:*l  
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: cC-8.2  
AlQhKL}|s  
template < typename Right > Kn^+kHh:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W1REF9i){  
Right & rt) const ]Q"T8drL  
  { {T8;-H0H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SW9 C 8Q  
} Jj=qC{]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "W(D0oy  
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。 g}W`LIasv  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 E+\?ptw  
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。 & 'u|^d  
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。 it}h8:^<  
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? o898pg  
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: 27!F B@k-  
{4S UG o>  
template < class Action > ~uhW~bT  
class picker : public Action AMyg>n!  
  { BdD]HXB|_  
public : vm@V5oH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PaKa bPY  
  // all the operator overloaded i%o%bib#  
} ; 9Jwd*gevV  
Z:{| ?4  
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。 p4P=T@:  
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: X,49(-~\  
5|rBb[  
template < typename Right > n.@HT"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h~#iGs  
  { #&.Znk:@.f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t oA}0MI(:  
} 4 {M   
5{HF'1XgZ*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JRB6T_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。 ]$g07 7o  
@ZISv'F  
template < typename T >   struct picker_maker dqB,i9--  
  { `"=Hk@E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BvP\c_  
} ; <6(0ZO%,C!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0BXr[%{`  
  { eay|>xa2  
typedef picker < T > result; Un]wP`  
} ; ! t!4CY  
2/ +~h(Cc  
下面总的结构就有了: @@H/q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y*BmBRN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Jh.~]\u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k@7#8(3  
至此链式操作完美实现。 uqcG3Pi  
&MH8~LSb  
J?V$V >d  
七. 问题3 byI" ?  
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。 %1 )c{7  
L!:NL#M  
template < typename T1, typename T2 > :|(YlNUv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Ra:s>  
  { _|\X8o_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0f5 ag&  
} W/UA%We3+L  
0m3hL~0(a  
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: Zv}F?4T~:  
brTNwRze  
template < typename T1, typename T2 > !Q"L)%)'A  
struct result_2 -Y524   
  { }aOqoi7w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \~8W0q.4M  
} ; 8(Az/@=n  
UnDCC_ud  
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? p l^;'|=M  
这个差事就留给了holder自己。 ,6]ID1o:y  
    YH58p&up  
= 9Yf o,F  
template < int Order > fuj9x;8X0  
class holder; VKPEoy8H  
template <> wa,`BAKJ+F  
class holder < 1 > 3u j|jwL  
  { S }`f&  
public : f2c <-}wR  
template < typename T > .QP`Qn6(P  
  struct result_1 fBh"  
  { X QLP|v;"  
  typedef T & result; U LS>v  
} ; B!mHO*g  
template < typename T1, typename T2 > 3PkZXeH/  
  struct result_2 uNI&U7_"  
  { $Z;8@O3  
  typedef T1 & result; V(Pw|u" e  
} ; +7%?p"gEY\  
template < typename T > 7l7VT?<:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &/[MWQ  
  { T"P}`mT  
  return (T & )r; ~U w<e~  
} Hx6O Dj[-  
template < typename T1, typename T2 > ]0'cdC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s 4rva G@a  
  { jUE:QOfRib  
  return (T1 & )r1; >h8m8J  
} m|fcWN[  
} ; AO`@ &e]o  
Xc NL\fl1  
template <> "<|KR{/+  
class holder < 2 > |-6`S1.  
  { 8G)~#;x1  
public : ;q'-<O   
template < typename T > h<LS`$PK;E  
  struct result_1 \ C:Gx4K  
  { I+Fy)=DO9  
  typedef T & result; T[OI/ WuK  
} ; -Y+pLvG*  
template < typename T1, typename T2 > g<;pyvq|:  
  struct result_2 0fstEExw  
  { lO\HchG zB  
  typedef T2 & result; ]a.e;c-  
} ; d s`YVXKH  
template < typename T > FrMXf,}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k-&<_ghT \  
  { 0(d!w*RpG  
  return (T & )r; )-X8RRw'  
} _886>^b@  
template < typename T1, typename T2 > RCfeIHL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >A{e,&  
  { Z?S?O#FED  
  return (T2 & )r2;  I wj[ ^  
} L[44D6Vg  
} ; E[t[R<v,P!  
.feB VRg  
;m] nl_vg  
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> >。 ,L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l'<&H#A;'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PO5,lcBD<  
Mm,\e6#*  
return l(i, j) = r(i, j); 3US`6Y"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YCP D+  
ta.Lq8/  
  return ( int & )i; KiG19R$  
  return ( int & )j; N1Xg-u?ul#  
最后执行i = j; i9 CQ~  
可见,参数被正确的选择了。 zdem}kBIe  
@G]*]rkKb  
2Rys:$  
enxb pq#  
gWjYS#D  
八. 中期总结 'O 7:=l  
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: v 2rzHzFU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5f_x.~ymA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q8ZxeMqx%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 512p\x@  
uB\UIz)e  
Gfx !.[Y  
\$Ky AWrZi  
uUS~"\`fk  
;R&W#Q7>3  
九. 简化 |63uoRr  
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。 <9H3d7%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q7pCF,;  
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: noaR3)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MYV3</Xj*  
  +-*/&|^等 1 39T*0C  
2. 返回引用。 _Cf:\Xs m  
  =,各种复合赋值等 nGTGX  
3. 返回固定类型。 Ax|'uvVAPT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I`xC0ZUKj  
4. 原样返回。 **-rPonM[  
  operator, UazK0{t<f  
5. 返回解引用的类型。 RJ3uu NK7  
  operator*(单目) 8 |= c3Z  
6. 返回地址。 =KO]w9+\  
  operator&(单目) @fA| y  
7. 下表访问返回类型。 vS ( Y_6  
  operator[] r]}6iF.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <%^WZ:c  
  operator<<和operator>> <% mD#S  
`"'u mIz  
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。 QgH{J8 0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ekfa"X_  
^Rl?)_)1HE  
template < typename Left > D:K"J><@  
struct value_return  0zr%8Q(Q  
  { 8T+o.w==  
template < typename T > A'}!'1  
  struct result_1 V@RdvQy  
  { _nzTd\L88  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O|Vc  
} ; D\ZH1C!d  
Tw%1m  
template < typename T1, typename T2 > Z;u3G4XlF  
  struct result_2 w?3ww7yf`  
  { 5`}za-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O)R}|  
} ; Y]~-S  
} ; ;j~%11  
]n@T5*=  
Qa2p34Z/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,6^Xn=o #  
{]|<|vc;GI  
下面我们来剥离functor中的operator() V]]!0ugvk(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tpzh  
d/+s-g p  
return l(t) op r(t) 2_bEo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 67H?xsk@n  
return op l(t) LO%e1y  
return op l(t1, t2) FwKY;^`!d  
return l(t) op 9A{D<h}yk  
return l(t1, t2) op n}9<7e~/  
return l(t)[r(t)] 9I5AYa?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L|D9+u L  
npytb*[|c  
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: zSMM?g^T  
单目: return f(l(t), r(t)); &&jQ4@m}j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'lEIwJV$  
双目: return f(l(t)); 2ER_?y  
return f(l(t1, t2)); 37IHn6r\  
下面就是f的实现,以operator/为例 $\k)Y(&  
S^i8VYK,C5  
struct meta_divide K5<2jl3S  
  { it>Bf;  
template < typename T1, typename T2 > y% !.:7Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $zhvI*0  
  { >X[:(m'  
  return t1 / t2; 7[L%j;)bw  
} iBWEZw)  
} ; ME)='~E  
W! |_ hL  
这个工作可以让宏来做: fMHw=wJQ  
HdY#cVxy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y[VXx8"p  
template < typename T1, typename T2 > \ gs.+|4dv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 18kWnF]n=  
以后可以直接用 4y4r;[@U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <%|u1cn~!v  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Mc8_D,7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,9F3~Ryt(  
^G5fs'd  
qUg/mdv&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 EKw)\T1  
kE+fdr\ T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @^# 9N!Fj]  
class unary_op : public Rettype DHhty qm  
  { _BgWy#  
    Left l; b9wC:NgQx  
public : ]f`UflMO8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F }F{/  
",5=LW&,  
template < typename T > "NEKz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4__HH~j?Q  
      { ]$.w I~J%  
      return FuncType::execute(l(t)); ^[+2P?^K  
    } ;Hp78!#,  
)-iUUak  
    template < typename T1, typename T2 > 5,O:"3>c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZOppec1D  
      { eH*i_g'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3qV~C{ S  
    } "WPWMQ+  
} ;  YO fYa  
6/'X$}X  
t82*rC IB{  
同样还可以申明一个binary_op 2>J;P C[;  
XfEp_.~JM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y+7+({w<  
class binary_op : public Rettype R +U*]5~R  
  { U(~Nmo'  
    Left l; *y+K{ fM1  
Right r; ignOF  
public : ^4[QX -_2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~dgFr6  
5YUe>P D  
template < typename T > +,i_G?eX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QD-Bt=S7l  
      { { q&`B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r' |ei,  
    } ,>kXn1 ,  
]g%HU%R-m  
    template < typename T1, typename T2 > C.}ho.} r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !QqVJ a{j  
      { od!s5f!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QY\'Uu{  
    } `$JOFLa  
} ; @P=n{-pIW  
6@d/k.3p  
v9gaRqi8  
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 Tjj27+y*\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =*UVe%N4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y#O/Xw  
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。 r $LU$F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Fv nf;']q  
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。。。 |^w&dj\,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `"xzC $  
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) '81Rwp  
下面是修改过的unary_op t?;=\%^<  
sI#h&V,9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gaU^l73 ,C  
class unary_op p@?(m/m$  
  { &Ci_wDJ  
Left l; {-|El}.M  
  _JKz5hSl  
public : =wl0  
X&i" K'mV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 20Rm|CNH?  
 |>Pv2  
template < typename T > u b@'(*  
  struct result_1 %7Gq#rq  
  { n*~#]%4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v=IcVHuf  
} ; h}+Gz={Q^  
|g\CS4$  
template < typename T1, typename T2 > |c2;`T#`o  
  struct result_2 "nNT9 K|  
  { "x3!F&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?J"Y4,{  
} ; `K2vG`c  
fKs3H?|  
template < typename T1, typename T2 > CZCVC (/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2\Yv;J+;  
  { |fn%!d`2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U71A#OD^U  
} $K 1)2WG  
L$ju~0jl)%  
template < typename T > DVBsRV)/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MR* % lZpB  
  { (Q|Y*yI  
  return OpClass::execute(lt(t)); woU3WS0  
} r6+IJxUd  
8ePzU c\#  
} ; HDhG1B"NL  
!Ome;g S)  
y8|}bd<Sr  
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 iz`ys.Fu  
好啦,现在才真正完美了。 Lo9 \[4FP  
现在在picker里面就可以这么添加了: h*mKS -TC  
z9zo5Xc=  
template < typename Right > lF$$~G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p"n3JV.~k+  
  { m&Y?]nbq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w`Rt"d_B  
} _b[Pk;8}j;  
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。 \@7 4I7  
&KeD{M%  
ZD8E+]+  
b$B-LvHd1  
 Z Mf,3  
十. bind O$Dj_R#  
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。 J]&nZud`  
先来分析一下一段例子 VmTgD96  
#XAH`L\  
7"{CBbT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S`[r]msw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 []H0{a2{<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z|N*Gs>,  
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。 CDFkH  
我们来写个简单的。 p?+;[!:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }An;)!>(nF  
对于函数对象类的版本: 0h"uJco,  
.1""U ']  
template < typename Func > i# Fe`Z ~J  
struct functor_trait ^aL> /'Y#|  
  { 95-%>?4  
typedef typename Func::result_type result_type; bj+foNvu\  
} ; *18J$  
对于无参数函数的版本: MPJ0>Ly  
mp0! S  
template < typename Ret > HK.Si]:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7+J<N@.d  
  { zXeBUbVi  
typedef Ret result_type; MAG /7T5  
} ; C2K<CDVw  
对于单参数函数的版本: { *Wc`ZBY  
zm^ 5WH  
template < typename Ret, typename V1 > FHZQyO<|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <Ow+LJWQK  
  { z&A# d  
typedef Ret result_type; KRj3??b  
} ; tqOx8%  
对于双参数函数的版本: 4_vJ_H-mO,  
] iiB|xT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2}#VB;B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -"n8Wv  
  { >  ,P,{"  
typedef Ret result_type; f.U.(  
} ; 7, :l\t  
等等。。。 :N:e3$c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BKW%/y"  
S L~5[f  
template < typename Func > Z4PAdT  
struct func_return g+u5u\k  
  { KU;m.{  
template < typename T > ~ePtK~,dv  
  struct result_1 _v=zFpR  
  { vXc gl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4ak} "Z  
} ; 3_c4+u"6  
[[8h*[:  
template < typename T1, typename T2 > wEbO|S+K1  
  struct result_2 \&%y4=y<sE  
  { 7o`pNcabtz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PAy7b7m~B  
} ; .h;X5q1  
} ; Sy34doAZ  
[E/^bM+  
F#\+.inO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  B*Q  
C= PV-Ul+  
template < typename Func, typename aPicker > iMs(Ywak]  
class binder_1 +P"u1q*+p  
  { e\i}@]  
Func fn; e#{l  
aPicker pk; U\",!S~<  
public : w'!J   
ju;Myi}a  
template < typename T > IHf#P5y_  
  struct result_1 <x1H:8A  
  { $*dY f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !EO 2  
} ; kpO+  
+8V |  
template < typename T1, typename T2 > kX]p;C  
  struct result_2 7#iT33(3  
  { 8]0?mV8iOE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,DWC=:@X  
} ; fm^)u"  
mi{ r7.e5I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JWs?az  
W|[k]A` 2  
template < typename T > 7)v`l1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u=p-]?  
  { kn7Qvk[+  
  return fn(pk(t)); f%TP>)jag!  
} u:O6MO9^  
template < typename T1, typename T2 > jj"?#`cW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U-:_4[  
  { v@E/?\k"  
  return fn(pk(t1, t2)); |oJ R+  
} v_ W03\  
} ; |m>n4 -5QL  
"]{"4qV1=  
8\ WOss)al  
一目了然不是么? ^Dhu8C(  
最后实现bind G,b1u"  
vE+OL8V  
$;%dQ!7*  
template < typename Func, typename aPicker > QCk(qlN'h9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z8_Q Kw>  
  { x<e-%HB*-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .TWX,#  
} mdD9Q N01  
Y=N; Bj  
2个以上参数的bind可以同理实现。  <E&"]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k34!*(`q  
qfzT8-Y  
十一. phoenix ;Cqjg.wkB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N?;5%pG <  
B[Fuyy?  
for_each(v.begin(), v.end(), eFeWjB'<7  
( Ayi Uz  
do_ {^n\ r^5  
[ dd%-bI^  
  cout << _1 <<   " , " = g)G!  
] 5&*B2ZBzH  
.while_( -- _1), 6M758K6v  
cout << var( " \n " ) zE NlL  
) |K6hY-uC  
); H/6GD,0  
s%R'c_cGZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~h*p A8^L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor xiPP&$mg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g"Z X1X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +~A<&7[}  
#%i-{t+_>  
b,#E.%SLw  
template < typename Cond, typename Actor > p;rG aLo:u  
class do_while {1ic* cZS  
  { +vtI1LC;_  
Cond cd; )pXw 3Fo  
Actor act; /y"Y o  
public : .%4{zaB  
template < typename T > R'q:Fc  
  struct result_1 ;hLne0|)}  
  { [oQ&}3\XJ  
  typedef int result_type; <KDl2>O  
} ; Rl"" aZ  
yxa~R z/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3y Azt*dZ  
vYNh0)$%F  
template < typename T > J12 ZdC'O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=uw0~O[  
  { b]h]h1~hHH  
  do o[!g,Gmoh  
    { 4;ig5'U,  
  act(t); zSi SZMP"  
  } =Jx,.|Bf  
  while (cd(t)); E*Q><UU  
  return   0 ; zoV-@<Eh  
} L. xzI-I@D  
} ; SAEr$F^  
,e ~@  
yv<0fQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  o2ndnIL  
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。  -'|pt,)  
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。 Vhww-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。 O$%C(n(  
下面就是产生这个functor的类: x6ig,N~AO  
~4mgYzOmD`  
.#;;pu7W  
template < typename Actor > fodr1M4J  
class do_while_actor f#p.=F$  
  { M9@#W"  
Actor act; M#qZ0JT4  
public : *S.2p*Vd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P~0d'Oi  
O>Nop5#o  
template < typename Cond > 4565U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cse@>27s  
} ; %XqLyeOS  
s.rS06x  
I$neE"wW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oWpy ^=D_  
最后,是那个do_ S`"M;%T  
U jC$Mi`O  
yoj5XBM  
class do_while_invoker r^?%N3  
  { >Tld:  
public : 0=8.8LnN(  
template < typename Actor > V\kf6E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qb ^4G  
  { v5t`?+e  
  return do_while_actor < Actor > (act); y)v'0q  
} h@z(yB j:0  
} do_; Qko}rd_M  
ujcNSX*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PL8eM]XS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'B"kUh%3$5  
最后来说说怎么处理break和continue g2hxWf"  
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。 2WIbu-"l  
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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