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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k'sPA_|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :~ &#9  
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, 5{IbKj|  
L)S V?FBx  
:QHh;TIG=<  
SL\15`[{  
  class filler gNkBHwv  
  { a] 6d hQ`  
public : $:UD #eh0?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0Pt% (^  
} ; YUyYVi7clq  
fEt BodA)  
 `=B v+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9[ o$/x}  
#BgiDLh  
92N`Q}  
hM=X# ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g:6 `1C  
o,?h}@  
/1bQ RI^\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  9/I xh?  
5)0'$Xxqa0  
r]aI=w<(f  
ivt ~ S  
二. 战前分析 QBfo=9[=e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %ZDO0P !/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Bo'v!bI7  
Mp[2Auf  
2p58_^l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MlW*Tugg  
  /* --------------------------------------------- */ 8KKhD$  
vector < int *> vp( 10 ); hDBo XIK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K*p3#iB  
/* --------------------------------------------- */ [81q 0@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m9-=Y{&/  
/* --------------------------------------------- */ h}DKFrHW;-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UA*Kuad  
  /* --------------------------------------------- */ I\Cg-&e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f9)0OHa  
/* --------------------------------------------- */ 8q:# '  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  }_7  
9o3?  
l 3 jlKB  
)l`VE_(|  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ry?f; s  
1._1, _2是什么? BKgCuz:y  
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。 vTIRydg2b  
2._1 = 1是在做什么? x+DecO2  
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。 cIP%t pTW.  
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。 H?V b   
J@#rOOu  
y! QYdf?  
三. 动工 GR_caP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %joU}G;"  
jvo^I$|2h  
Zq5~M bldh  
=1<v1s|)q  
template < typename T > oY7jj=z#T  
class assignment o^r\7g6\  
  { 9`M7 -{  
T value; J"TF@7{p  
public : tJ&tNSjTi  
assignment( const T & v) : value(v) {} x0)WrDb  
template < typename T2 > % iZM9Q&NC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aK 3'u   
} ; MIb [}w=  
G&"O)$h  
p./0N.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;WgUhA ;q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :T<5Tq*+x  
HV*;Yt  
*kEzGgTzoS  
y*p02\)  
  class holder dcyHp>\)|  
  { syI|gANT/r  
public : |"+Uf w^  
template < typename T > ?0?3yD-!9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &So1;RR,_M  
  { *N"CV={No  
  return assignment < T > (t); W!Fc60>p@f  
} 5HIQw9g6  
} ; vo%"(!  
L0GQH;Y,h  
UM<s#t`\3  
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:  Lw%_xRn)  
\-f/\P/ w  
  static holder _1; oYt 34@{?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <Y2$'ETD  
`!AI:c*3p1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '$?!>HN4  
而不用手动写一个函数对象。 #<EYO  
J_.cC  
-3guuT3x\  
"?<h,Hvi  
四. 问题分析 b6p'%;Y/  
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。 S>S7\b'  
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。 Z!7xRy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  1X&jlD?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;_2+Y^Qb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K1Uq` TJ  
VxuV`Plf  
五. 问题1:一致性 -e sQyLx  
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?| Hmt2~>FI[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i^V(LGQF  
Poa&htxe1  
struct holder y@<2`h  
  { Kf*Dy:e  
  // zn7)>cQ905  
  template < typename T > ,?k1if(0[  
T &   operator ()( const T & r) const N5h9){Mx  
  { m}\QGtJ6  
  return (T & )r; ,&qC R sw  
} ] _5b   
} ; 7CvBE;i  
L+(ng  
这样的话assignment也必须相应改动: %^vT7c>  
/of K7/  
template < typename Left, typename Right > -]H~D4ng  
class assignment ?Ve I lD  
  { g\ vT7x  
Left l; q$mc{F($D  
Right r; qc 5[ e  
public : H(rD*R[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j7k}!j_O{  
template < typename T2 > X<P <-e9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {svo!pN:  
} ; =R|XFZ,  
T9H*]LxK  
同时,holder的operator=也需要改动: 3m` >D e  
)AQ^PBwp  
template < typename T > c$%*p (zY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $[n:IDa*@1  
  { OmO#} k<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X3X_=qzc  
} MA6 Vy  
%.<_+V#h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ACdPF_Y]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bhd)# P  
voRry6Q;  
return l(rhs) = r; e12QYoh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O'mcN*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]myRYb5Z  
@we1#Vz.  
template < typename Tp > _!@:@e)yB{  
class constant_t aQtd6L+ J  
  { 7RL J  
  const Tp t; {;c'@U  
public : v{VF>qE P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \}s/<Q  
template < typename T > >8>!wi9U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )Y7H@e\1  
  { ir_XU/ve  
  return t; v$|~ g'6  
} gwRB6m$  
} ; J* *(7d  
e~N&?^M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m9DFnk<D  
下面就可以修改holder的operator=了 _SAM8!q4,  
 ?<EzILM  
template < typename T > 6]?mjG6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /si<Fp)z  
  { zQ+Mu^|u+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8&EJ. CQ  
} HO<|EH~lu  
|Ahf 01  
同时也要修改assignment的operator() =w3A{h"^  
j sPavY  
template < typename T2 > LzL)qdL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |=ph&9  
现在代码看起来就很一致了。 #w%-IhP  
vE,^K6q0`  
六. 问题2:链式操作 Zoxblk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D N)o|p  
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。 OvQzMXU^I  
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。 'k]~Q{K$  
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。 }F0<8L6%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kJl^,q  
Gqd|F>  
template < typename T > pAatv;Ex  
struct result_1 3<W%z]k@M  
  { )%Fwfb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <7Pp98si,u  
} ; NCkI[d]B@  
,9bnR;f\  
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: j~{cT/5Y_  
ujxr/8mjV  
template < typename T > =${.*,o  
struct   ref _|GbU1Hz  
  { ~i;{+j6Ho!  
typedef T & reference; 5_'lu  
} ; i WD|F-  
template < typename T > Zw9;g+9  
struct   ref < T &> D;C';O  
  { ZEI,9`t!  
typedef T & reference; zw+aZDcV(  
} ; wv3,% lN  
pc*)^S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O,B\|pd2  
7v%c.  
template < typename T > NV4g5)D&L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pjFO0h_Y  
  { ^MvuFA ,C  
  return l(t) = r(t); [oTe8^@[  
}  JaY"Wfc  
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。 jCJcVO>OZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7_i8'(``  
]j*2PSJG  
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 B}d&tH2^s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d5m -f/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :ZrJL&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )J S6W  
最后的布局是: ls@]%pz.1d  
                Add [ /o'l:  
              /   \ cFL~< [>_  
            Divide   5 Tzex\]fw  
            /   \ yQ2=d5'V`  
          _1     3 :k/Xt$`  
似乎一切都解决了?不。 '}_r/l]K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 B'}?cG]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ss)x fG  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &-ro pY  
{.:$F3T  
template < typename Right > 3gi)QCsk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *1dDs^D#|  
Right & rt) const 'Z`7/I4&  
  { n[ B~C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y"q aa  
} 5BhR4+1J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FO2e7p^Q  
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。 cszvt2BIg  
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。 !__0Vk[s  
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。 OBWWcL-  
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。 9"P|Csj  
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? X$Vi=fvt  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: VPUVPq~&  
EA& 3rI>U)  
template < class Action > UD.b b  
class picker : public Action ZL!u$)(V  
  { ":Dm/g  
public : ;m(iKwDt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ix3LB!k<  
  // all the operator overloaded ywa*?3?c  
} ; x|6]+?l@6  
i>F=XE  
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。 _[2@2q0  
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: TekUY m!G  
EbC!tR  
template < typename Right > $coO~qvU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GShxPH{_j  
  { ||$&o!;/L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mbi]EZ  
} Ke$_l]}  
4%(Ji  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jJ ,_-ui  
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。 wcGK *sWG-  
d#ir=+o{h  
template < typename T >   struct picker_maker Z>rY9VvWD  
  { %M(RV_R+6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {K,In)4  
} ; U&5* >fd=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~^m Uu`@r  
  { a{5SOe;;  
typedef picker < T > result; ]{>AU^=U  
} ; t'qYM5  
?8b19DMK6  
下面总的结构就有了: "/W[gP[y%  
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。 U ZM #O  
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。 }r,\0Wm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UiFH*HT  
至此链式操作完美实现。 =CX1jrLZ  
hx;f/E Px  
$<}c[Nm  
七. 问题3 mB?x_6#d9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 M^FY6TT4O  
* QgKo$IF  
template < typename T1, typename T2 > }Mc b\+[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ahB qYA K9  
  { 4fEDg{T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4=zs&   
} TCtZ2 <'  
7>vm?a^D2&  
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: 1yy?1&88S  
|c_qq Bd  
template < typename T1, typename T2 > xO~ ElzGm  
struct result_2 p?@ %/!S  
  { .KsR48g8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $pGT1oF[E  
} ; 6cQgp]%  
:6^7l/p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J=4>zQLW  
这个差事就留给了holder自己。 UM}u(;oo%)  
    /7Q|D sa  
5j%G7.S\  
template < int Order > |{jT+  
class holder; 3a/n/_D  
template <> hsZ/Vnn`  
class holder < 1 > YO6BzS/~  
  { \bA Yic  
public : !3v&+Jrf6  
template < typename T > 6_LeP9s )  
  struct result_1  Cs,H#L  
  { " qI99e  
  typedef T & result; W :w~ M'o  
} ; eRauyL"Q+  
template < typename T1, typename T2 > 3r\8v`^>  
  struct result_2 vdQoJWuB  
  { Mf}M/Fh  
  typedef T1 & result; 1I +9?fa  
} ; 0}{xH  
template < typename T > >yIJ8IDF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ==[,;g x  
  { !<bwg  
  return (T & )r; tF2"IP.  
} IG-\&  
template < typename T1, typename T2 > s6H'}[E<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2wf&jGHs  
  { xQy,1f3s+  
  return (T1 & )r1; !e$gp (4  
} &)eg3P)7  
} ; &W `xZyb3  
bOY;IB _  
template <> "4j~2{{ F  
class holder < 2 > GK?ual1  
  { ^0VL](bD>  
public : ]B8 A  
template < typename T > 8h )XULs2  
  struct result_1 jDzQw>T X  
  { h}b:-a  
  typedef T & result; 7#8Gn=g  
} ; _z5/&tm_H  
template < typename T1, typename T2 > w~'xZ?  
  struct result_2 ?^|`A}q#  
  { S0$^|/Sr  
  typedef T2 & result; Fu7:4+  
} ; %>_[b,  
template < typename T > V35Vi6*p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4=PjS<Lu8  
  { qT O6I5u  
  return (T & )r; "TRS(d|3  
} > mGH4{H  
template < typename T1, typename T2 > j;x()iZ<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qY_qS=H^  
  { +9)Jtm oL  
  return (T2 & )r2; 6r7>nU&d  
} {@Wv@H+4  
} ; @SQsEq+A?\  
&$"#hGg  
'3.\+^3  
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> >。 tRjv  -  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,5DJ54B!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,GbmL8P7Y  
U>5^:%3  
return l(i, j) = r(i, j); ,0l Od<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F^ q{[Z  
~o}:!y  
  return ( int & )i; bQ< qdGa  
  return ( int & )j; oOFTQB_6  
最后执行i = j; mvn- QP~"  
可见,参数被正确的选择了。 /Vlc8G  
%"RJi?  
&OR(]Wt0  
0b&# w  
k %I83,+  
八. 中期总结 rYUIFPN  
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: l{By]S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {QG.> lB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZR>BK,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )&Ii! tm3  
<z Gh}.6v  
XM'tIE+|  
6v%yU3l  
%ms%0%  
>hunV'vu'  
九. 简化 1M ?BSH{  
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。 1NYR8W]2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6?Ncgj &@  
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: "t|)Kl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !gh8 Qs  
  +-*/&|^等 R%r bysP  
2. 返回引用。 /t5)&  
  =,各种复合赋值等 ||+~8z#+,  
3. 返回固定类型。 S^O9}<2g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O'4G'H)   
4. 原样返回。 W"\~O"a  
  operator, y)kxR  
5. 返回解引用的类型。 9a`Lr B  
  operator*(单目) wt($trJ  
6. 返回地址。 /=2aD5r  
  operator&(单目) NuZ2,<~9  
7. 下表访问返回类型。 cILS  
  operator[] {f06Ki  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -wU]L5uP  
  operator<<和operator>> p fc6;K:d  
&V4Zm n?UU  
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。 J4bP(=w!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ft5A(P >  
PV68d; $:8  
template < typename Left > {FI zoR"  
struct value_return ?N kKDvv  
  { RZ6y5  
template < typename T > y2W+YV*  
  struct result_1 OG$n C  
  { <rC%$tr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #GM^:rF  
} ; ^s~)"2 g  
2A_1E \  
template < typename T1, typename T2 > 9f~qD&~  
  struct result_2 aH }/+Hu-  
  { gP_N|LuF"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^\}MG!l  
} ; {-A|f  
} ; /@:X0}L  
B=A!hXNa  
x`E<]z*w}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "ESc^28  
%q5dV<X'c  
下面我们来剥离functor中的operator() i(~DhXz*T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~5 6&!4  
rK gl:s j+  
return l(t) op r(t) RV~t%Sw^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n)yDep]$G  
return op l(t) kf@JEcKV  
return op l(t1, t2) .x I Aep_  
return l(t) op SkuR~!  
return l(t1, t2) op k^ <]:B  
return l(t)[r(t)] E{ /, b)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E &9<JS  
&S4*x|-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: TcZ.5Oe6h#  
单目: return f(l(t), r(t)); XFWpHe_ L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B*tYp  
双目: return f(l(t)); YR'F]FI  
return f(l(t1, t2)); )<5k+O~  
下面就是f的实现,以operator/为例 "_/ih1z]  
b8K]>yDAh  
struct meta_divide *RkUF!)(  
  { O2fq9%lk  
template < typename T1, typename T2 > o`f^m   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `cp\UH@  
  { ((ebSu2-?$  
  return t1 / t2; Wt/;iq"  
} $udhTI#,  
} ; biHacm  
 VAiJL  
这个工作可以让宏来做: +2`BZ}5y  
!( lcUdBd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y w0,K&  
template < typename T1, typename T2 > \ u1meys a{0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X['9;1Xr  
以后可以直接用 Ki><~!L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X&9: ^$m  
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 Au,oX2$  
(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。。。) `X<B+:>v-  
^m z9sV  
6]v}  
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 `XxnQng  
^;EhKG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,D{7=mDVm  
class unary_op : public Rettype tA#Pc6zBuC  
  { ^}+\52w  
    Left l; *73gp  
public : f\_RW;y|m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?4':~;~  
\D|IN'!D  
template < typename T > 4]r_K2.cc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ *&\5rPb  
      { CNN9a7  
      return FuncType::execute(l(t)); :u4|6?  
    } nkHl;;WJ  
Dck/Ea  
    template < typename T1, typename T2 > D;YfQQr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pyhXET '  
      { IWE([<i}i[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C&z!="hMhR  
    } 9d"*Z%!j  
} ; LhO\a  
R&cT Md  
5Od%Jhtt  
同样还可以申明一个binary_op yX!fj\R  
jC&fnt,O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :$D*ab^^P  
class binary_op : public Rettype k'iiRRM  
  { hi,=" /9  
    Left l; |jIHgm  
Right r; |:S6Gp[\O  
public : cb_C2+%8NA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]0D-g2!|A  
^t'mW;C$4  
template < typename T > c+l1 l0BA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d.+*o  
      { WRZpu95v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9p8ajlYg,  
    } "5N4 of 8  
; $rQ  
    template < typename T1, typename T2 > /<-PW9X?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VV Q~;{L  
      { w"0$cL3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bkJ bnW=  
    } ]-t )wGr  
} ; . Z&5TK4I  
@_`r*Tb)dM  
zh) &6'S\  
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 JM;bNW8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Vu(NP\Wm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CRo'r/G  
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。 )FwOg;=3M"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3@=<4$  
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。。。 /6rjGc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9SeGkwec?$  
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) .Vt|;P}  
下面是修改过的unary_op &m5^ YN$b  
2M+RA}dX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ai?uJ}  
class unary_op dFg&|Lp  
  { 8nI~iN?"   
Left l; $MasYi  
  \zJ^XpC  
public : ^(&2  
-v9(43  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {W?!tD43"  
s-*N_Dv  
template < typename T > .:H'9QJg  
  struct result_1 Vc'p+e|(  
  { ;s3@(OnjZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S*}GW-)oA  
} ; "a(R>PV%  
f]1 $`  
template < typename T1, typename T2 > NH/jkt&F[  
  struct result_2 fXevr `  
  { ~oOv/1v},  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (a!E3y5,  
} ; w+rw<,u%  
kk126?V]_  
template < typename T1, typename T2 > z*nztvY@e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &/EZn xl  
  { L,_U co  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F-Z>WC{+  
} _6FDuCVD-  
y3*IF2G  
template < typename T > :%Z)u:~':  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .*k!Zl*  
  { q&ed4{H<  
  return OpClass::execute(lt(t)); f`8fNt  
} )P1NX"A  
^R\5'9K!  
} ; z"5e3w  
&m(eMX0lU  
6w<p1qhW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~R|fdD/%  
好啦,现在才真正完美了。 i\36 s$\  
现在在picker里面就可以这么添加了: j@Us7Q)A(  
u@wQ )^  
template < typename Right > Vfw +m1sS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f2|On6/  
  { 0txSF^x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h^9Ne/s~  
} ;c~DBJg'|  
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。 '\m\$ {  
D/{Spw@  
;`bJgSCfo  
`~t$k7wm=  
Z.LF5ur  
十. bind ~?A,GalS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !as<UH"\  
先来分析一下一段例子 m4P=,=%  
:kI x?cc  
[laX~(ND{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZsPBs4<p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TA Yt:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e$(i!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。 >-y&k^a=  
我们来写个简单的。 [76mgj!K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ")M.p_b[Z=  
对于函数对象类的版本: f{z%PI[  
Zk;;~ESOU  
template < typename Func > &(^>}&XS.<  
struct functor_trait <F.Ol/'h  
  { ! xqG-rd '  
typedef typename Func::result_type result_type; .}y Lz  
} ; Y.*lO  
对于无参数函数的版本: E[Io8|QA  
=v5(*$"pd"  
template < typename Ret > CX'E+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B 9Mwj:)}  
  { WE~3(rs#X#  
typedef Ret result_type; \T]"pE+8l  
} ; }>XSp)"{l  
对于单参数函数的版本: s* YFN#Wuc  
|~CnELF)  
template < typename Ret, typename V1 > ez5`B$$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;qk~>  
  { Oc'z?6axWv  
typedef Ret result_type; D\l.?<C  
} ; jh0$:6 `C  
对于双参数函数的版本: 0 De M  
O}D8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M2EN(Y_k0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v!U#C[a^  
  { Cw|SY  
typedef Ret result_type; *nW9)T  
} ; lM1!2d'P  
等等。。。 IP;@unBl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jRkq^}  
yl ;'Ru:  
template < typename Func > k"7eHSy,  
struct func_return Q%xY/xH]  
  { .- Lqo=o\  
template < typename T > jgo@~,5R  
  struct result_1 MHYf8HN  
  { Xbtv}g<0c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rpT<cCem1  
} ; 66Xt=US  
G!;[If :<e  
template < typename T1, typename T2 > _z5CplO  
  struct result_2 piFQ7B  
  { ;2|H6IN"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ncdr/(`  
} ; 8)!;[G|  
} ; Wu&Di8GhP  
y4L9Cxvs  
MX0B$yc$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &Kp+8D*  
7&)F;;H  
template < typename Func, typename aPicker > 7dJaWD:&   
class binder_1 Xt84Evo  
  { x+e _pb   
Func fn; //@=Q!MW  
aPicker pk; sEN@q   
public : \(FDR  
fdG.=7`  
template < typename T > ;#i$0~lRl  
  struct result_1 i|^6s87"N2  
  { rfi`Bp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >2 qP  
} ; []0~9,u  
U9 *2< c  
template < typename T1, typename T2 > c7IR06E  
  struct result_2 I}IW!K  
  { 3raA^d3!?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `=DCX%Vw  
} ; +:%FJCOT  
RA I&;"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G9inNz*Cx  
HjS^ nYl  
template < typename T > \q'fB?bS^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~J{[]wi  
  { QS*cd|7J;  
  return fn(pk(t)); i%4k5[f.:  
} z xUj1  
template < typename T1, typename T2 > ld}$Tsy0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (x0*(*A}  
  { 8I0T u  
  return fn(pk(t1, t2)); !o':\hex6  
} p3FnYz-V  
} ; ;OU>AnWr(&  
7O{O')o!  
/&as)  
一目了然不是么? |;m`874  
最后实现bind S} Cp&}G{P  
2 U`W[  
'Sy *'&  
template < typename Func, typename aPicker > S5u#g`I]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tlLn  
  { hdJwNmEA>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D#Yx,`Ui  
} L"!ZY  
TTZxkK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 auTTvJ  
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。 6y,P4O*q  
l()MYuLNV  
十一. phoenix O& %"F8B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #t2UPLO~  
[ 7Lxt  
for_each(v.begin(), v.end(), 9me}&Fdr  
( EH*ym#Y  
do_ + i@yZfT  
[ dEd]U49u  
  cout << _1 <<   " , " ' q<EZ {  
] v<3o[mq  
.while_( -- _1), AOlt,MNpQ  
cout << var( " \n " ) G9n /S=R?  
) g2{H^YUN$_  
); s'aV qB  
'*N9"C  
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: n^pZXb;Y  
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 Yl&tkSw46  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >PJtG]D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BnaU)E h  
od}EM_  
e@:P2(WW l  
template < typename Cond, typename Actor > RHx+HBZ  
class do_while J(EaE2  
  { ewAH'H]o  
Cond cd; D,dHP-v  
Actor act; 3cCK"kr  
public : -4?xwz9o$7  
template < typename T > LGo2^Xx  
  struct result_1 v dH+>l  
  { lbB.*oQ  
  typedef int result_type; %|*nmIPq(  
} ; fys5-1@-p  
pG!(6V-x<E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b$?Xn{Y  
&R'w-0k_  
template < typename T > fwi};)K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B0)`wsb_  
  { % QPWw~}:  
  do DIG0:)4R.  
    { dU ,)TKQ  
  act(t); 2#AeN6\@  
  } &0+x2e)7g  
  while (cd(t)); )@Zc?Da  
  return   0 ; ).NcLJw_  
} <AI>8j6#B  
} ; g>~cs_N@  
(]3ERPn#y  
`E} p77  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oe(9mYWKa6  
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。 lx{.H,1~  
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。 i1qS ns  
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。 mb0n}I_AC  
下面就是产生这个functor的类: x7 "z(rKl  
`*e4m  
3yTQ  
template < typename Actor > {q&@nm40  
class do_while_actor klgv{_b  
  { cVQatm  
Actor act; ==]Z \jk  
public : G*i.a*9<)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2X|CuL{]  
YF}9k  
template < typename Cond > w$gS j/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o"|O ]  
} ; uuu\f*<  
1^aykrnQ>  
OuB2 x=B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MWBXs7 5I  
最后,是那个do_ Uh|TDuM  
&&;ex9  
\). Nag+  
class do_while_invoker VR "u*  
  { +x(YG(5\w  
public : G9\EZ\x!  
template < typename Actor > A&N$tH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z4CJn[m9  
  { #`/bQ~s  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4 GUA&qs  
} $( S*GF$S  
} do_; >yX/+p_  
Ujf,6=M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O{~KR/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T-^0:@5o9  
最后来说说怎么处理break和continue sTiYf  
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。 f6Ml[!aU  
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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