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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G g{M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }%S#d&wh$_  
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, #9q ]jjH E  
]U.*KkQ  
1m<8M[6u  
J QA]O/|N  
  class filler P u,JR  
  { +?GsIp@>jh  
public : rpv<'$6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b yX)4&  
} ; e0`5PVJ  
Vv*](iM  
Gg5+Ap D  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: > |(L3UA9  
@ gjA8mL  
e^orqw/I  
oN=>U"<\1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bA/'IF+  
Z4D[nPm$  
X=%e'P*X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rWip[>^  
B[;aNyd<  
6rN.)dL.#N  
[(Ihue  
二. 战前分析 H ~lvUHN  
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。 ZO]P9b  
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 a}'dIDj  
S.*LsrSV  
_''9-t;n,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k6(0:/C  
  /* --------------------------------------------- */ l6pvQ|  
vector < int *> vp( 10 ); v`r*Yok;`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :} DTK  
/* --------------------------------------------- */ Up\ k67  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +*x9$LSD  
/* --------------------------------------------- */ Nt7z ]F`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Uh3N#O  
  /* --------------------------------------------- */ 6-f-/$B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,7SqR Y,+  
/* --------------------------------------------- */ X1^Q1?0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !PJp()  
M,oRi;V  
C{]1+eL  
}hS$F  
看了之后,我们可以思考一些问题: O+ xzM[[  
1._1, _2是什么? PySFhb@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8_T9[ ]7V8  
2._1 = 1是在做什么? \n^;r|J7k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m Q^SpK #  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pLtK:Z  
O-qpB;|  
P5&8^YV`N  
三. 动工 {ukQBu#}<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `a9iq>   
il$eO 7  
n {..Q,z  
tiF-lq  
template < typename T > FM<`\ d'  
class assignment ?{wD%58^oG  
  { ?vmoRX  
T value; ;1q|SmF  
public : YZ6" s-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,z`* 1b8  
template < typename T2 > Xx ou1l!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -{NP3zy  
} ; % \Mc6  
&o'$uLF~Y  
=kBN&v_(!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^#4Ah[:XA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Oe lf^&m  
UD ;UdehC  
+IG=|X  
"pc t#  
  class holder 'CCAuN>J  
  { 06[HE7  
public : ^m-w@0^z  
template < typename T > #q6#nfi"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qI*7ToBJ  
  { hp}JKj@  
  return assignment < T > (t); -!IeP]n#P  
} X}`39r.  
} ; z[0tM&pv  
yacN=]SW5  
$ J!PSF8PL  
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: piXL6V@c  
C0CJ;   
  static holder _1; &!B4v<#,U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5. +_'bF|  
4mnVXKt%.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^;wz+u4^l  
而不用手动写一个函数对象。 +g_m|LF  
 7MQxW<0  
.pIO<ZAFT  
%$67*pY'JH  
四. 问题分析 -@.FnFa  
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。 `bF4/iBW  
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。 0U?(EJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y)DF.ca(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \4>& zb4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >.-4CJ])d  
1,+swFSN  
五. 问题1:一致性 5aNvGI1  
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?| Ugme>60`'k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }4kQu#0o")  
(W?t'J^#  
struct holder y:Aha#<  
  { k\IdKiOj!D  
  // -#,4rN#  
  template < typename T > 2x~Pq_?y  
T &   operator ()( const T & r) const M,<UnAVP-  
  { aI 1tG  
  return (T & )r; FmgMd)#  
} fpJ%{z2  
} ; Xq}}T%jcd  
sK8sxy  
这样的话assignment也必须相应改动: :KS"&h{SY  
8y;gs1d;A  
template < typename Left, typename Right > iqKs:v@+x  
class assignment _%(.OR  
  { *0'< DnGW  
Left l; 3 6t^iV*3  
Right r; B_>r|^Vh  
public : QWE\Ud.q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P3v4!tR  
template < typename T2 > PW\me7iCz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,s/laZ)V  
} ; FcyF E~>2  
"^wIixOH5  
同时,holder的operator=也需要改动: ;7*T6~tv  
yw{r:fy  
template < typename T > ~zVe?(W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  /#zs  
  { TSVlZy~Xo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gH*(1*  
} V=8npz   
J[c`Qq:&e  
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。 rp|A88Q/!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 35L\  
7MsJ*E n  
return l(rhs) = r; HubK  
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。 tJA"BP3f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p!DOc8a.\e  
<r m)c.  
template < typename Tp > y{ 2\T  
class constant_t w:x[ kA  
  { \"w+4}  
  const Tp t; z L9:e7o  
public : PbFbi hg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q 7\j:.  
template < typename T > t#w,G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @U@O#+d'ZR  
  { KNR7Igw?}  
  return t; bz.sWBugR  
} Y^y:N$3$\  
} ; )Br#R:#  
|(CgX6 l3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >=;hnLu  
下面就可以修改holder的operator=了 8fktk?|  
q/ (h{cq  
template < typename T > x+b.9f4xJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~y"OyOi&  
  { VCwC$ts  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yv0y8Vz@  
} ?Ezy0>j  
f?> ?jf  
同时也要修改assignment的operator() &.qLE  
6C/Pu!Sx?  
template < typename T2 > oTrit_@3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wevd6)\  
现在代码看起来就很一致了。 &h_Y?5kK  
Wr-I~>D%_  
六. 问题2:链式操作 X*9-P9x(6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q$sC%P(y  
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。 q(A_k+NL  
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。 xzOn[.Fi  
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。 :#cJZ\YH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct + R~ !G  
5K-,k^T}  
template < typename T > *Uy;P>8  
struct result_1 Fk9]u^j  
  { f4&;l|R0a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zKp R:F  
} ; &eqqgLz  
w9n0p0xr<  
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: T(Bcp^N  
2p4iir  
template < typename T > -*O L+  
struct   ref <PM.4B@  
  { z, FPhbFn  
typedef T & reference; fxmY,{{  
} ; ~z")';I|  
template < typename T > p<?lF   
struct   ref < T &> a*iKpr-:  
  { OR37  
typedef T & reference; J :O&2g"g  
} ; s_^N=3Si   
%@|)&][hO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &N]e pV>  
LROrhO  
template < typename T > P1Eg%Y6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {u -J?(s}  
  { _dW#[TCF  
  return l(t) = r(t); #{#k;va  
} y&bZai8WlE  
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。 e+:X%a4\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A/"2a55  
'St?nW3  
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 |_QpB?b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d1D=R8P_u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?%#no{9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0C\cM92o  
最后的布局是: s,AJR [  
                Add AEDBr<  
              /   \ 6y57m;JW/  
            Divide   5 (ti!Y"e2  
            /   \ d|)ARRW  
          _1     3 #p]V?  
似乎一切都解决了?不。 uy~$ :0o  
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。 A (p^Q  
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。 BPm" )DMo  
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: ~wOMT  
Zsmv{p  
template < typename Right > jeJspch+#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c;!| =  
Right & rt) const _8-T?j**   
  { /3 VO!V]u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PgHmOs  
} Qr7|;l3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d$xvM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _wX(OB  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {d]B+'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :>Qu;Z1P  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )X:Sfk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? og~a*my3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c5:0`~5Fn  
5rc3jIXc{|  
template < class Action > 9I$} =&"  
class picker : public Action :eT\XtxM~{  
  { UEt78eN  
public : -#R`n'/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t0kZFU  
  // all the operator overloaded cfRUVe  
} ; ^:mKTiA-  
~ 4Mz:h^  
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。 g0;;+z  
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: ld):Am}/o  
p$= 3$I  
template < typename Right > S3$C#mHX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Om>?"=yDE  
  { [*I7^h%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DiY74D  
} %s9*?6  
wZ69W$,p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a/H5Y,b>  
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。 qFLt/ >  
A$n.'*gK  
template < typename T >   struct picker_maker !q$>6P  
  { g& f)WQ(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -3wid1SOm  
} ; g_k95k3V'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )OucJQ  
  { 0pl'*r*9  
typedef picker < T > result; @g]+$Yj  
} ; \2#K {  
6}0_o[23  
下面总的结构就有了: ( ]0F3@k#s  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vb]uO ' l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 q[}r e2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2V$Jn8v,`{  
至此链式操作完美实现。 Ey%[t  
.sOZ"=tW  
rj4Mq:pJ  
七. 问题3 g\?07@Zd|  
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。 gB+CM? LKq  
ygX!'evY  
template < typename T1, typename T2 > c* ~0R?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *~cNUyd  
  { Ux{QYjF E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~X %cbFom=  
} 2']0c  z  
m!!;CbPo  
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: 6 b?K-)kL  
C8YStT  
template < typename T1, typename T2 > t6kLZ  
struct result_2 TiZ MY:^  
  { k`]76C7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y5B! *+h  
} ; k6Vs#K7a  
<{hB&4oL  
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? 20}]b* C}  
这个差事就留给了holder自己。 Zm|il9y4m  
    mo= @Zt  
<7B;_3/  
template < int Order > VkJTcC:1  
class holder; X7:Dw]t  
template <> +l!.<:sp  
class holder < 1 > ,zH\P+*  
  {  xB?!nd  
public : @{Fa=".Ch  
template < typename T > -em3 #V  
  struct result_1 q$IU!I4  
  { bNtOqhi  
  typedef T & result; kkj@!1q(wO  
} ; >yqEXx5{  
template < typename T1, typename T2 > Wf%)::G*uR  
  struct result_2 (Ia:>ocE0  
  { QfM^J5j.M?  
  typedef T1 & result; z&um9rXR  
} ; A)d0Z6G`  
template < typename T > E5c)\ D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <5CQ#^ cK  
  { e%{7CR'~TD  
  return (T & )r; @T.F/Pjhc  
} 8JW0;H<  
template < typename T1, typename T2 > J4iu8_eH!D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <Nc9F['&#  
  { *laFG <;  
  return (T1 & )r1; 3O2vY1Y2  
} QV*la=j/  
} ; 0TICv2l!  
a{%EHL,F  
template <> U~c9PqjZ  
class holder < 2 > R iV]SgV 9  
  { F^TOLwix  
public : G4#Yz6O  
template < typename T > 7ruWmy;j  
  struct result_1 4K4u]"1  
  { ~EYdEqS)  
  typedef T & result; w> Ft5"z  
} ; T:CWxusL  
template < typename T1, typename T2 > (>P z3 7  
  struct result_2 gq~`!tW'  
  { `$3P@SO"  
  typedef T2 & result; |Xv\3r  
} ; XoMgb DC  
template < typename T > HBk5 p>&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R\$6_  
  { 40-/t*2Ly  
  return (T & )r; WFS6N.Ap  
} %VXIiu[  
template < typename T1, typename T2 > ~wGjr7Wt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /\1Q :B3W  
  { "e29j'u!*  
  return (T2 & )r2; OU mZ|  
} Tilr%D(Q  
} ; +OB&PE  
Q-U,1b  
gKIN* Od  
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> >。 (KfdN'vW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H-X5A\\5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WFqOVI*l  
O&">%aU1I  
return l(i, j) = r(i, j); v57Kr ,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) do%.KIk  
MU N:}S  
  return ( int & )i; =3,Sjme  
  return ( int & )j; nXxnyom,  
最后执行i = j; )%!X,  
可见,参数被正确的选择了。 yG>sBc  
R/^;,.  
^4saB+qm  
DFGgyFay  
-**fT?n  
八. 中期总结 %]O #t<D  
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: ]7h;MR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xz,M>Ua  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dsb z\w3:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H"2,Q T  
HI)U6.'  
Yt4v}{+  
EkN>5).  
gJzS,g1]  
i\MW'b  
九. 简化 m :]F &s  
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。 QkO4Td<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pp|pH|(n ,  
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: fK=vLcH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wp-3U}P2(  
  +-*/&|^等 23q2u6.F`  
2. 返回引用。 `7',RUj|D  
  =,各种复合赋值等 _'s5FlZq  
3. 返回固定类型。 \z2d=E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dBW#PRg  
4. 原样返回。 <5sfII  
  operator, } x'o`GuUf  
5. 返回解引用的类型。 G&7 } m  
  operator*(单目) =E8Kacu%  
6. 返回地址。  6AmFl<  
  operator&(单目) HMR!XF&JjC  
7. 下表访问返回类型。 Mz6|#P}.s  
  operator[] Z ?w=-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UX'tdB !A  
  operator<<和operator>> 89A04HX  
Szlww  
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。 _LZ 442  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Je` w/Hl/U  
Q9t.*+  
template < typename Left > "S&1J8D|  
struct value_return z7lbb*Xe  
  { nSU7,K`PM  
template < typename T > W@FGU  
  struct result_1 c<qJs-C4;  
  { k${F7I(Tb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #Cz:l|\ i  
} ; VH.}}RS%  
vYG$>*  
template < typename T1, typename T2 > Aj=c,]2  
  struct result_2 R~BW=Dz,e  
  { W{;LI WsZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d _koF-7  
} ; SCMZ-^b  
} ; `3F/7$q_  
9M-/{D^+<  
sk`RaDq@;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rB5+~ K@  
-QP1Se*#  
下面我们来剥离functor中的operator() ) $I"LyK)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~bJ*LM?wOP  
R )e^H  
return l(t) op r(t) 885 ,3AdA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CB?H`R pC.  
return op l(t) (fWQ?6[  
return op l(t1, t2) y]f| U-f:~  
return l(t) op ZbcpE~<a  
return l(t1, t2) op cY*lsBo  
return l(t)[r(t)] J7rfHhz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cV)~%e/  
&]/.=J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <3Hu(Jx<O  
单目: return f(l(t), r(t)); iD9hqiX&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MMUw+jM4  
双目: return f(l(t)); #Y<b'7yJ  
return f(l(t1, t2)); b ~FmX  
下面就是f的实现,以operator/为例 aD3Q-a[  
KHXnB  
struct meta_divide pG:)u cj  
  { u@zBE? g  
template < typename T1, typename T2 > -^7n+ QX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uc;QSVWGy8  
  { doaqHri\,  
  return t1 / t2; tt>=Vt '  
} h9J  
} ; S b3@7^  
uw@|Y{(K r  
这个工作可以让宏来做: hC =="4 -  
x;R9Gc[5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <$ Ar*<,6  
template < typename T1, typename T2 > \ Z?-l-s K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T/C1x9=?  
以后可以直接用 1e^-_Bo6'o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (wIpq<%  
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 ouUU(jj02  
(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。。。) \6${Na' \  
c =i6  
n _*k e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )Hy|K1  
pc%_:>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1 {V*(=Tp  
class unary_op : public Rettype xTL"%'|  
  { C zvi':  
    Left l; WChJ <[]W  
public : D*j\gI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QRv2%^L  
r yO\$m  
template < typename T > 4m6E~_:F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F 'U G p  
      { @YTZnGG*  
      return FuncType::execute(l(t)); Io&F0~Z;;(  
    } j7 D\O  
zW^@\kB0D  
    template < typename T1, typename T2 > NUH#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /P0%4aWu=  
      { H;$OCDRC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wy$9QN  
    } ,#r>#fi0  
} ; 9YpD\H`  
.r?-O{2t  
!}^ {W)h[  
同样还可以申明一个binary_op ?J~(qaa;  
7m=tu?@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > puz~Rfn#*  
class binary_op : public Rettype JQ8wL _C>  
  { X}xy v  
    Left l; d1#;>MiU  
Right r; ~8Z0{^  
public : Bn/ {J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GV([gs  
igsJa1F  
template < typename T > X &6p_Lo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i1 ?H*:]  
      { iVt6rX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x,z+l-y  
    } NQ!jkojD  
nrMm](Y45  
    template < typename T1, typename T2 > D EL#MD!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *#,wV  
      { Jx@3zl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .4~n|d>z  
    } n ||/3-HDj  
} ; _}7N,Cx   
=x~HcsJ8!R  
+)FB[/pXk  
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 W9?Vh{w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nj~1y ')  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C_Y^<  
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。 ^~2GhveBV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0t1WvW  
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。。。 )sVz;rF<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5/Q^p"  
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) <ok/2v  
下面是修改过的unary_op ,&!Txyye  
0Q=4{*:?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A5zT^!`[  
class unary_op 'tp1|n/1  
  { vO"Sy{)Z>  
Left l; Z| Z447_  
  !t6:uC7H  
public : ayuj)]b  
A_}F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s3W)hU)  
x(7K=K']  
template < typename T > m6)8L?B   
  struct result_1 9Bl_t}0  
  { Im1e/F]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [MYd15  
} ; <IGQBu#ZH  
7%9Sz5z  
template < typename T1, typename T2 > {SW}S_  
  struct result_2 Ym5q#f)|  
  { { D1.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T2 0dZ8{y  
} ; _YY:}'+  
*?K3jy{  
template < typename T1, typename T2 > hp!UW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `ej  
  { # &o3[.)9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q uy5H  
} Kgi%Nd  
RiF~-;v&  
template < typename T > qIa|sV\w0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AxUj CerNf  
  { =u(. Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); EaG3:<>J  
} ,Utp6X  
67Z|=B !7  
} ; . Yg)|/  
>z1RCQWju  
RZ9vQ\X U)  
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 7E4=\vM  
好啦,现在才真正完美了。 eZ y)>.6Z  
现在在picker里面就可以这么添加了:  ;OQ{  
Iw8;",e2  
template < typename Right > tB4- of3+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a5:Q%F<!  
  { ] FvN*@lG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [nxjPx9-  
} SEF/ D0  
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。 H?8KTl=e  
JNRG [j  
r@0HqZx`  
agN`) F!  
>sdj6^[+  
十. bind {=j!2v#8~  
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。 a0Cf.[L  
先来分析一下一段例子 Ps(3X@  
CE:TQzg  
*[(O&L&0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fP%hr gL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >Qz#;HI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sXkWs2!  
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。 %p)6m 2Sb  
我们来写个简单的。 |j$&W;yC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IY?[0S  
对于函数对象类的版本: gR"'|c   
bWo-( qxq  
template < typename Func > 2c@R!*  
struct functor_trait 5b R;R{:x  
  { f@Rn&&-  
typedef typename Func::result_type result_type; meT~b  
} ; C] qY  
对于无参数函数的版本: 2f16 /0J@  
7^#f<m;Ar!  
template < typename Ret > eyy{z;D8r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u[dR*o0'  
  { Ey=(B'A~  
typedef Ret result_type; M2_sxibI  
} ; jzSh|a9_  
对于单参数函数的版本: V|ax(tHv  
_ro^<V$%  
template < typename Ret, typename V1 > ^[Cpu_]D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R_:47.qq  
  { a33}CVG-e3  
typedef Ret result_type; ',?v7&  
} ; kXA o+l  
对于双参数函数的版本: aErms-~  
4<)%Esyb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b"t95qlL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  pI|Lt  
  { uuHR!  
typedef Ret result_type; X90VJb]  
} ; )uiYu3 I  
等等。。。 Lnbbv  *  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fDhV *LqW  
U0q{8 "Pl  
template < typename Func > LCx{7bN1ro  
struct func_return O&Q_ vY  
  { N^pTj<M<g  
template < typename T > R<@s]xX_  
  struct result_1 M5s>;q)  
  { j|TcmZGO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N}b/; Y  
} ; kB {  
o8.KakrPP  
template < typename T1, typename T2 > 0m $f9b|Q?  
  struct result_2 ^A dHP!I  
  { O%;H#3kn&s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %eB0 )'  
} ; y{+$B Y$_  
} ; X:bv ?o>Y  
~q4KQ&.!  
%bgjJ`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "i_I<?aGB  
~+}w>jIm{|  
template < typename Func, typename aPicker > S#6{4x4  
class binder_1 Fxdu)F,~u  
  { z %{Z  
Func fn; e`zx#v  
aPicker pk; x1</%y5ev  
public : 56t9h/y  
6z=h0,Y}  
template < typename T > QE*O~Yj  
  struct result_1 16ahU$@-  
  { ~A2{$C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  \B) a57  
} ; mIgc)"  
+>h}Uz  
template < typename T1, typename T2 > {I0b%>r=  
  struct result_2 +?Vj}p;  
  { q&OF?z7H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u+%Ca,6  
} ; 4$.$j=Ct."  
GTL gj'B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "<ua G?:  
iq2)oC_  
template < typename T > 5S`_q&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jA_w OR7$  
  { !D6   
  return fn(pk(t)); / RU'~(  
} qpzzk9ba[  
template < typename T1, typename T2 > s\i:;`l:=5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IZ+kw.6e  
  { &<hDl<E  
  return fn(pk(t1, t2)); n+ 1!/H=d  
} 6/_] |4t  
} ; IX@g].)C  
Otq`45  
^f*}]`S  
一目了然不是么? qNb|6/DG  
最后实现bind C_xO k'091  
z{XN1'/V  
ev~/Hf  
template < typename Func, typename aPicker > V@krw"vW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k |}&  
  { !_EL{/ko  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5@l[!Jl0k  
} xS.Rpx/8  
ZccQ{$0H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qYpuo D   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pkTg.70wU  
:lf;C T6$  
十一. phoenix V)x(\ls]SX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /tIR}qK  
2y6@:VxSh  
for_each(v.begin(), v.end(), 'lmZ{a6  
( 1K(a=o[Ce  
do_ fDe4 [QQ8  
[ MtE18m "z  
  cout << _1 <<   " , " hv" 'DP  
] Twqkd8[  
.while_( -- _1), K&1o!<|  
cout << var( " \n " ) /P_1vQq  
) O5}/OH|j  
); $BIQ# T>qK  
r(UEPGu|~l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g7*"*%v 2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4a'O#;h o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O<}^`4d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9{OH%bF  
D@]gc&JN[  
#$\cRLPg  
template < typename Cond, typename Actor > &!)F0PN:u  
class do_while RX]x3-  
  { @3D8TPH  
Cond cd; Y-8qAF?SJ]  
Actor act; ,.# SEv5  
public : r 5$(  
template < typename T > 2m`4B_g A  
  struct result_1 y&y(<  
  { ONx|c'0g  
  typedef int result_type; {?a9>g-BW  
} ; @ mzf(Aq  
7Pt*V@DHS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WA);Z=  
$Cu/!GA4.>  
template < typename T > ^RN1?dXA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` eB-C//  
  { B x(+uNQ  
  do kvU0$1  
    { )G(6=l*  
  act(t); WY@x2bBi  
  } S}"?#=Q.%O  
  while (cd(t)); !g? ~<`   
  return   0 ; DSwF }  
} S"|sD|xOb  
} ; `1%SXP1  
7R\!'`]\M  
0F'75  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =N,KVMxw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0/.#V*KM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CvpqQ7&k7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 inBd.%Yr  
下面就是产生这个functor的类: YY I  
YQR*?/?a  
dRZor gar  
template < typename Actor > {d$S~  
class do_while_actor K{VF_S:  
  { !2x"'o  
Actor act; *8p\.za1  
public : 7YbI|~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V,qZF=}S  
|Y<ca   
template < typename Cond > 8Gb=aF1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TJY$<:  
} ; gb:Cc,F,%  
xsRMF&8L  
hvBuQuk)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cu({%Gy+  
最后,是那个do_ "sFdrXJ  
2h&pm   
~4}m'#!  
class do_while_invoker )<.S 3  
  { T GMHo{ ]  
public : 9BANCW"  
template < typename Actor > c7\bA7.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V`69%35*@  
  { ]_BG"IR!..  
  return do_while_actor < Actor > (act); jn\\,n"6  
} !w f N~.Y  
} do_; 62EJ# q[  
"4"\tM(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %8o(x 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cu;X{F'H  
最后来说说怎么处理break和continue J=K3S9:n]g  
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。 |0f\>X I  
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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