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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -jMJAYjV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :=J,z,H_U  
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, foQ#a  
6`f2-f9%iq  
>nzdnF_&zW  
,yd?gP-O  
  class filler !Q#{o^{Y~  
  { lT(oL|{#P  
public : ;3' .C~   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kT;S4B  
} ; -wjN"g<  
5}`_x+$%(`  
M)U{7c$c7  
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: dPhQ :sd>  
-|E!e.^7:  
OoWyPdC+P  
$sEy%-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Fmvu   
o<N  nV  
Y.*y9)#S6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /iX+R@  
tg{H9tU;  
)oyIe)  
u9N 1pZ~  
二. 战前分析 >Z1sb  n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xD6@Qk  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 v8y1b%  
L21VS ,#I  
b[`Yi1^]%g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3`k;a1Z#O'  
  /* --------------------------------------------- */ {~F4WjHJp  
vector < int *> vp( 10 ); KQ~i<1&j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7AObC4 g  
/* --------------------------------------------- */ mya_4I m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SLh(9%S;  
/* --------------------------------------------- */ /kfgx{jZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @;'o2   
  /* --------------------------------------------- */ C+TI]{t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qzTuxo0B  
/* --------------------------------------------- */ )a-Du$kd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d+'p@!W_  
m@^1JlH  
sQ fFu  
L31HG H2l  
看了之后,我们可以思考一些问题: vMS |$L  
1._1, _2是什么? <kCU@SK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3? HhG  
2._1 = 1是在做什么? UX dUO@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }5hqD BK?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (2=Zm@Zp f  
kO}AxeQ  
?:)]h c  
三. 动工 ?O8ViB?2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9M:O0)s  
h-%R<[  
nX=$EQiH  
t]YC"%[S  
template < typename T > 0|a(]a}V*j  
class assignment '#&os`mQ  
  { {|'E  
T value; ZSG9t2qlv  
public : \ioH\9  
assignment( const T & v) : value(v) {} `|/<\  
template < typename T2 > ^pYxKU_O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4y+< dw  
} ; yr lf+tl  
Y 1t\iU  
'hs2RSq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @w?P7P<O`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2* 2wY=  
}yz (xH  
*3?'4"B{8  
Dp':oJC  
  class holder iB498t  
  { 3J5!oF{H  
public : ^3UGV*Ypk  
template < typename T > 2'W<h)m)z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wbst8 *$  
  { k<" oiCE  
  return assignment < T > (t); [DF,^4g  
} 7D;cw\ |  
} ; hUF5fZqii  
oIduxbAp  
,.7*Hpa  
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: OEkN(wF  
LS917ci-  
  static holder _1; [Ki0b^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -&-Ma,M?  
+>r/0b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o/+13C  
而不用手动写一个函数对象。 SF>c\eTtx  
d&+h}O  
cj1cZ-  
?]}8o}G  
四. 问题分析 FN8NTBk  
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。 [_Qa9e  
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。 @]ytla>d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =_:et 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =Xqc]5[i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IyWI5Q"t  
])nPPf  
五. 问题1:一致性 Y4v|ko`l%  
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?| rl #p".4q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BBtzs^C|  
rv|)n>m  
struct holder ]{ntt}3G,  
  { P7{gfiB  
  // Uk6HQQ  
  template < typename T > orjj' +;X  
T &   operator ()( const T & r) const LyAn&h}  
  { ZR(x%ews  
  return (T & )r; ,.}]ut/Tm  
} njWL U!  
} ; FW21 U<  
G1o3l~x  
这样的话assignment也必须相应改动: #~<0t(3Q  
#g]vc_V  
template < typename Left, typename Right > `0Oh_8"  
class assignment T>NDSami  
  { j 4^97  
Left l; .8by"?**  
Right r; *tK\R&4,4s  
public : ;{U@qQD7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]3X@_NYj  
template < typename T2 > oyYR-4m\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~2gG(1%At9  
} ; %3ICI  
1f":HnLRM  
同时,holder的operator=也需要改动: ]hFW 73FV  
}#&#^ B#?O  
template < typename T > HBu[gh;b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ''0fF_P  
  { Wwr;-Qa}g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f)^_|8  
} Ljp%CI[i  
K|:@Z  
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。 j,"@?Wt7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !'cl"\h  
5'X ]k@m_  
return l(rhs) = r; @T'i/}nl  
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。 kNobl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _s .G  
*%S"eWb  
template < typename Tp > MP4z-4Y  
class constant_t ZHm7Isa1  
  { }M H0L#Tu  
  const Tp t; )|DM~%$QM  
public : \E*d\hrl{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NbU[l  
template < typename T > id2j7|$,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F7O(Cy"1  
  { i5CK*"$Q  
  return t; Nw1#M%/!r!  
} A^y|J ` k|  
} ; Vv.|br`;}  
R' !  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 br":y>=,  
下面就可以修改holder的operator=了 {;:/-0s  
IHcD*zQ  
template < typename T > xT+zU}z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B#.L  
  { 6y9t(m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !g(KK|`,m  
} 3tZ]4ms}  
98uV6b~g  
同时也要修改assignment的operator() nh!a)]c[  
'8{N e!y  
template < typename T2 > RF%KA[Dj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DUC#NZgw  
现在代码看起来就很一致了。 !>zo _fP  
o1h={ao  
六. 问题2:链式操作 .U?'i<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OslL~<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +ayos[<0#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 urMG*7i <c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w[I E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RIY,K*f.  
T`;%TO*Y  
template < typename T > 8(~K~q[Cr  
struct result_1 %\H|B0  
  { `m!j$,c.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _U |>b>  
} ; CkdP#}f  
^7 &5 z&o  
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: PGLplXb#[S  
~s]iy9i  
template < typename T > RHO(?8"_  
struct   ref 2E)wpgUc?e  
  { s0k`p<q  
typedef T & reference; n1VaLD  
} ; CB/D4j;  
template < typename T > %Ntcvp)  
struct   ref < T &> N#DYJ-~*  
  { EB2!HpuQ3  
typedef T & reference; |>tKq;/  
} ; YYu6W@m]  
v,4pp@8rv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3 %|86:*  
3P^sM1  
template < typename T > m6[0Kws&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Od %"B\  
  { O0pDd4)"  
  return l(t) = r(t); 49dd5ddr  
} b#hDHSdZ,  
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。 lMg+R<$~I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i5K[>5  
F=a<~EpZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }A7j/uy}s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bS"fkf9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Htgx`N|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p|&Yku=  
最后的布局是: /5:bvg+  
                Add g#t[LI9(F[  
              /   \ }7 c[Q($K  
            Divide   5 D IzH`|Y  
            /   \ b+&% 1C  
          _1     3 tjluk  
似乎一切都解决了?不。 A#95&kJpy  
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。 i*NH'o/  
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。 Y[K*57fs  
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: fvF?{k>~}  
( 8c9 /7h  
template < typename Right > /|eA9 ]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jg\Z;_!W  
Right & rt) const twlk-2yT!  
  { s#tZg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p~,]*y:XT  
} kAC&S!n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _J? Dq  
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。 T3pmVl  
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。 ^]a#7/]o  
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。 %+K<<iyR|  
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。 |>JS!NM I  
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? G6FEp`  
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: Dqe^E%mc  
:"I E  
template < class Action > kZerKP  
class picker : public Action iMP]W _  
  { e^[H[d.WMC  
public : }t%!9hr5D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~ ArP9 K "  
  // all the operator overloaded dRaNzK)M  
} ; }C>{uXv  
_oUHJ~&,  
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。 (Yis:%c\!  
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: /(BMG/Tb  
q~vDz]\G  
template < typename Right > Lg*B>=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CS=qj-(  
  { }=8B*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *]VFvh  
} bdibaN-h  
p n.T~"%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `/ q|@B7  
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。 ,J{ei7TN  
x>*Drm 7  
template < typename T >   struct picker_maker v!ujj5-$I  
  { uec!RKE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x\s|n{  
} ; m:WyuU<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > , eZ1uBI?  
  { Qi LEL  
typedef picker < T > result; D6G oa(!9d  
} ; Ffv`kn@  
PUBWZ^63  
下面总的结构就有了: 0 rXx RQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [5MJwRM^!;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P5#r,:zL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d~:!#uWyFk  
至此链式操作完美实现。 J<dVT xK12  
PV/7 7{'  
\a6^LD}B  
七. 问题3 'b#0t#|TM  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I9 mvt e  
R%qGPO5Z\c  
template < typename T1, typename T2 > d\61; C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @g$Gti  
  { N%"Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 72Iy^Y[MX  
} "Za >ZRR  
' )?f{  
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: n1&% e6XhO  
,>eMG=C;g  
template < typename T1, typename T2 > 0\@dYPa&C  
struct result_2 Y))u&*RuT0  
  { `9uB~LY^i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wm$}Pch  
} ; 1I<rXY(a`  
K,bo VFs  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |&[L?  
这个差事就留给了holder自己。 8&3V#sn'  
    '&gF>  
gUpb4uN  
template < int Order > #z2rzM@/:  
class holder; 4)"n RjGg  
template <> }f8Uc+  
class holder < 1 > L}}y'^(  
  { _&j}<K$- (  
public : _`_%Y(Xat  
template < typename T > nM-h&na{s  
  struct result_1 'eJ+JM<0%  
  { lI-L` x  
  typedef T & result; c=L2%XPP  
} ; Jnna$6G)B  
template < typename T1, typename T2 > dz *7gL;7G  
  struct result_2 Sk:ws&D1u  
  { ,^x4sA[/  
  typedef T1 & result; T:IW%?M  
} ;  k7>|q"0C  
template < typename T > *hQTO=WF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sz^5b!  
  { ;z IP,PMM  
  return (T & )r; spGB)k,^  
} oA =4=`  
template < typename T1, typename T2 > qd#sY.|1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $T`<Qq-r  
  { hlJq-*6'  
  return (T1 & )r1; t7m>A-I  
} >OG:vw)E  
} ; VGceD$<  
|ZCn`9hvn  
template <> i 2sN3it  
class holder < 2 > ;B?DfWX  
  { \L(*]:EP  
public : #DN0T' B  
template < typename T > 9uer(}WKT  
  struct result_1 <HJl2p N  
  { "=+ 7-`  
  typedef T & result; gx&Tt  
} ; #%D_Y33;  
template < typename T1, typename T2 > d8m6B6 CW  
  struct result_2 MH{GR)ng:9  
  { 05spovO/'  
  typedef T2 & result; z%e8K(  
} ; K,w"_T  
template < typename T > ;w%*M}`5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cFJ-Mkl l  
  {  -Y H<  
  return (T & )r; B7]C]=${m  
} E[*Fz1>  
template < typename T1, typename T2 > ]]&M@FM2z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8S<@"v  
  { B?)@u|0  
  return (T2 & )r2; raCi 8  
} m^#rB`0;L  
} ; d ,Y#H0`  
&CIVL#];e  
un=2}@ '  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Oer^Rk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n#:N;T;\a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K\$J4~EtG  
.{=$!8|&I9  
return l(i, j) = r(i, j); Ma\Gb+>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e+j)~RBnu3  
\N4 y<  
  return ( int & )i; gF0q@My~  
  return ( int & )j; }>'PT -  
最后执行i = j; :OkT? (i  
可见,参数被正确的选择了。 j8n4fv-)f  
v $7EvFS  
LK;k'IJ  
\igmv]G%  
G <uyin>  
八. 中期总结 GQl$yZaK{  
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: +8#_59;x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cxcr/9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l%`F&8K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XO9M_*Va  
S_T1y  
]a! xUg!S  
5 gv/Pq&  
! /NG.Wf  
J%jB?2 1:o  
九. 简化 ~j#]tElb  
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。 :T._ba3|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v\,N5  
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: ,i0b)=!o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {XW Z<OjG  
  +-*/&|^等 k~/>b~ .c  
2. 返回引用。 RiTa \  
  =,各种复合赋值等 }->.k/vc  
3. 返回固定类型。 A)~X,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E%'~'[Q  
4. 原样返回。 K3' niGT  
  operator, p?2Y }9  
5. 返回解引用的类型。 d~?X/sJ t  
  operator*(单目) (s1k$@d  
6. 返回地址。 +E;2d-x*p  
  operator&(单目) sU"}-de  
7. 下表访问返回类型。 cwuO[^S}  
  operator[] I`w4Xrd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (__yh^h:m  
  operator<<和operator>> 7;tJK^J`  
#CnHf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nD0}wiL{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I0'[!kBF|  
T /mI[*1xI  
template < typename Left > iajX~kv  
struct value_return L3p`  
  { 78Aa|AJU  
template < typename T > UDc$"a}ds{  
  struct result_1 /\w)>0  
  { R'dSbn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e.*%K!(  
} ; _6k*'aT~FK  
Maqf[ Vky  
template < typename T1, typename T2 > tdEnk.O  
  struct result_2 37q@rDm2  
  { ~+H" -+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w]_zp?\^ }  
} ; e } *0ghKI  
} ; ~=wC wA|1  
Dgql?+2$  
9M /SH$Qy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `s]4AKBO  
k;EPpr-{  
下面我们来剥离functor中的operator() c.|l-zAeX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1TM~*<Jb  
teW6;O_  
return l(t) op r(t) )%X;^(zKM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #$1og=  
return op l(t) G|m1.=DJm  
return op l(t1, t2) {i*2R^5  
return l(t) op KZbR3mi,  
return l(t1, t2) op 3loY qeP  
return l(t)[r(t)] ur\qOX|{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 68iV/ 7  
Nk;iiz+_p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: d$Y7u  
单目: return f(l(t), r(t)); t UR c bwV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fa epDjY8  
双目: return f(l(t)); m3 ^/: <  
return f(l(t1, t2)); {3Y )rY!z  
下面就是f的实现,以operator/为例 BYM3jXWi0v  
R|P_GN6 >  
struct meta_divide 4<X!<]3]  
  { |3{&@7  
template < typename T1, typename T2 > \@~UDP]7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (5 <^p&  
  { ==H$zmK  
  return t1 / t2; QJW`}`R  
} M|[ZpM+  
} ; W><dYy=z5  
+-a&2J;J'  
这个工作可以让宏来做: ,SScf98,j  
QR> Y%4 ;h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D%7kBfCb  
template < typename T1, typename T2 > \ RkuuogZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9]>iSG^H  
以后可以直接用 D\~e&0*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _ OaRY]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }#v{`Sn%^C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) + zkm(  
gr-x |wK  
 y\F=ui  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =6=_/q2  
zTD@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <8 #ObdY!  
class unary_op : public Rettype r,N[)@  
  { nW+YOX|+  
    Left l; up%Z$"Y  
public : l+y}4 k=/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }E}8_ 8T6  
Y& ] 8 {  
template < typename T > 2uk x (Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7@PIM5h  
      { [<wbbvXR  
      return FuncType::execute(l(t)); RiO="tX'  
    } gcJF`H/iNK  
L7mz#CMWf  
    template < typename T1, typename T2 > eX2<}'W<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d'l$$%zJ  
      { Iia.k'N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CiL94Nkd9  
    } !RlC~^ -  
} ; M8@_Uj  
5M23/= N  
cgj.e  
同样还可以申明一个binary_op s(&;q4|  
S*)o)34 U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l #@&~f[  
class binary_op : public Rettype p8,0lo  
  { n+D#k 8{  
    Left l; 1Qh`6Ya f  
Right r; Z0fJ9 HW  
public : L|^o7 1t|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DI&MC9j(   
OK`Z@X_,bW  
template < typename T > D22Lu ;E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q2_`v5t  
      { t]^_ l$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ex?\ c"  
    } RP(/x+V  
ewB!IJxh  
    template < typename T1, typename T2 > {@r*+~C3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?z"KnR+?Q  
      { }.:d#]g8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }#=Od e  
    } [.q(h/b  
} ; vZajT!h  
K@@9:T$  
>Wh3MG6  
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 y67uH4&Vm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ggou*;'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b4 hIeBI\  
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。 9.0WKcwg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =p&sl;PsLw  
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。。。 4w{-'M.B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @+^c"=d1S  
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) Lm.`+W5  
下面是修改过的unary_op V2yveNz\7  
[[qwaI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eO{@@?/y  
class unary_op 67J*&5? |  
  { w{'2q^>6*  
Left l; D{AFL.r{  
  4YJ=q% G  
public : jNy?[ )  
/#yA%0=w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q[s 2}Z!N;  
+$(0w35V5  
template < typename T > h39e)%x1  
  struct result_1 )o8g=7Jm  
  { " >6&+^BN'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *?8RXer  
} ; )&.!3y 660  
_=6OP8  
template < typename T1, typename T2 > K&UE0JO'  
  struct result_2 Bp0bY9xLg_  
  { <lOaor c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (^H5EeGV{  
} ; cw+g z!!  
w &vhWq  
template < typename T1, typename T2 > m4gU*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A1Q +0  
  { n(jjvLf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TmiWjQv`  
} M7VID6J.  
/ Dw@d,&[  
template < typename T > `{G?>z Fp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8D2yR#3  
  { wZv-b*4  
  return OpClass::execute(lt(t)); n+quSF)  
} pGGV\zD^  
O3ZM:,.  
} ; Za!w#j%h  
CT}' ")Bm  
u)7 ]1e{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug baIbf@t/  
好啦,现在才真正完美了。 /p$=Cg[K  
现在在picker里面就可以这么添加了: a`38db(z  
pb$fb  
template < typename Right > $WNG07]tU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m;h<"]<  
  { 6{7 3p@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ycjJbL(.  
} B+Q+0tw*i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =xBT>h;  
!~d'{sy6  
Yzd2G,kZ=  
Y*\6o7  
=yh3Nd:u  
十. bind ( 2zeG`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &A"e,h(^  
先来分析一下一段例子 p1 4d ,}4W  
.Qfnd#  
tzNaw %\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t{=i=K 3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6+Jry@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V5X i '=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =z-5  
我们来写个简单的。  0dh#/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A|C_np^z2  
对于函数对象类的版本: M*H< n*  
%|jzEBz@  
template < typename Func > /=trj5h  
struct functor_trait 1uC;$Aj6:  
  { ^5>du~d  
typedef typename Func::result_type result_type; jI Z+d;1  
} ; bx7\QU+  
对于无参数函数的版本: K>LpN')d  
9ET/I$n  
template < typename Ret > G)~MbesJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NGj"ByVjx  
  { !^1[ s@1  
typedef Ret result_type; d|3o/@k  
} ; GY7s  
对于单参数函数的版本: w~{| S7/  
>3+FZ@.iT  
template < typename Ret, typename V1 > wlL8X7+:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0`Gai2\1@  
  { R|H[lbw  
typedef Ret result_type; H1C%o0CPY  
} ; Me<du& T  
对于双参数函数的版本: \KN dZC?V2  
r!~(R+,c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X [!X>w&z|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .c:)Qli  
  { rd|crD 3  
typedef Ret result_type; (tpof 5a  
} ; g#Mv&tU  
等等。。。 -^R b7 g-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iz$FcA]  
+ lP5XY{  
template < typename Func > }z?xGW/k  
struct func_return 8Yxhd .  
  { &!6DC5  
template < typename T > HrDTn&/  
  struct result_1 . Jb?]n  
  { 2pjW,I!`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O!yakU+  
} ; r/^tzH's  
0w'|d@*wV  
template < typename T1, typename T2 > }ymc5-  
  struct result_2 9='=-;@/5  
  { IJldN6&\q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 mSD"[%  
} ; >"O1`xdG  
} ; |&Au6 3  
^IYJEqK  
n'ehB%"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PK_Fx';ke^  
K`~BL=KI  
template < typename Func, typename aPicker > ckAsGF_B~!  
class binder_1 &7fY_~)B  
  { T6,V  
Func fn; % <^[j^j}o  
aPicker pk; G{/;AK  
public : )F +nSV;  
fWd~-U0M^  
template < typename T > L)1C'8 ).  
  struct result_1 D>ojW|@}  
  { D9,e3.?p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7F=2t_2O  
} ; P&,hiGTDi  
>/8ru*Oc  
template < typename T1, typename T2 > I'xC+nL@  
  struct result_2 /z..5r^,ZZ  
  { .r7D )xNa@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q6eN+i2 ;  
} ; y{YXf! AS  
v3?kFd7%H~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hTDV!B-_(  
m**0rpA  
template < typename T > nZ&T8@m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]c5DOv&  
  { B'<!k7Ewy  
  return fn(pk(t)); \y[Bu^tk  
} ~."!l'a  
template < typename T1, typename T2 > lfXH7jL2~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yLjV[ qP  
  { ^=Q8]W_*  
  return fn(pk(t1, t2)); N&?T0Ge;  
} lt{lHat1  
} ; `i=JjgG@  
h-Tsi:%b  
aMBL1d7  
一目了然不是么? *Yj~]E0`1  
最后实现bind +:fqL  
ESn6D@"  
p(~Y" H  
template < typename Func, typename aPicker > yI3Q|731)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JL?Cnk$!  
  { mXQl;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w'!ECm>*`  
} G(:s-x ig6  
-l\~p4U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g[m3IJzq  
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。 o<Xc,mP  
z Z@L4ZT  
十一. phoenix 1RCXc>}/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j?Cr31  
umZlIH[7  
for_each(v.begin(), v.end(), gTqeJWX9wP  
( N-X VRuv  
do_ ".Lhte R?  
[ ay=KfY5  
  cout << _1 <<   " , " q1U&vZ3]c  
] m$7x#8gF  
.while_( -- _1), +fC#2%VnU  
cout << var( " \n " ) os}b?I*K  
) y T[Lzv#  
); J"/ JRn  
\_lG#p|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |P^]@om  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BjH~Ml2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 , D exJ1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M4zX*&w.T  
44'=;/  
Ko1AaX(I'+  
template < typename Cond, typename Actor > Oyi;bb<#  
class do_while [B}1z  
  { t9?R/:B%  
Cond cd; [SCw<<l<  
Actor act; hO^&0?  
public : hZp=BM"bJ  
template < typename T > 8]sTX9  
  struct result_1 ` %FIgE^  
  { >(IITt  
  typedef int result_type; }%-UL{3%  
} ; ]cx"  
/d{glOk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} //#xK D  
fKPiRlLS  
template < typename T > JVD@I{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q,<n,0)K  
  { ^t\kLU  
  do \?bwm&6+r  
    { [ED!J~lg8  
  act(t); WpXODkQL  
  } 5u'TmLuKT  
  while (cd(t)); }s`jl` `PM  
  return   0 ; P3+)pOE-SI  
} aeG#: Ln+{  
} ; *Gg1h@&  
di-O*ug  
Aivu%}_|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l84h%,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a9yIV5_N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ArNur~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2(c<U6#C'l  
下面就是产生这个functor的类: EO4" Z@ji  
o>xxmyW|  
?D RFsA  
template < typename Actor > kV*y_5g  
class do_while_actor UI|v/(_^F  
  { 2"pE&QNd  
Actor act; t` }20=I+  
public : 9F2w.(m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c*y$bf<  
LVPt*S=/  
template < typename Cond > K!IF?iell  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OSSd;ueur$  
} ; q`/amI0  
1_Dn?G^H  
7sQ]w   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Nj:!! AN  
最后,是那个do_ S[W9G)KWp  
LP5eFl`|T  
S1}1"y/  
class do_while_invoker 8gVxiFjo  
  { 5?V?  
public : lH#@^i|G  
template < typename Actor > 5;3c<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h]J&A  
  { #,f}lV,&  
  return do_while_actor < Actor > (act); * kX3sG$8  
} |@o]X?^  
} do_; p/\$P=  
JLy)}8I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w5dI k]T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v$gMLu=  
最后来说说怎么处理break和continue c8k6(#\  
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。 &+E'1h10  
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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