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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a;"Uz|rz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;n} >C' :  
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, ZMoJ#p(  
^KkRF":  
8VP"ydg-U  
7}?k^x,1  
  class filler 2f|6z- Z  
  { 4O`6h)!NQ  
public : l801` ~*gO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WGh. ;-  
} ; wy{\/?~c  
)d +hZ'  
U!c]_q  
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: a#+>w5  
6x_ T@  
8M^wuRn  
Z&FkLww  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x" 'KW (  
K DYYB6|  
{)V?R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k7^R,.c@  
!TP6=ks  
=s'XR@  
a`H\-G  
二. 战前分析 e(yQKwVD  
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。 N5nvL)a~  
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 t`"^7YFS>  
yjEI/9_  
#B @X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +w"_$Tj@;  
  /* --------------------------------------------- */ ajn-KG!A  
vector < int *> vp( 10 ); 5kcJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?ork^4 $s  
/* --------------------------------------------- */ c[SU5 66y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zwK }7h6]  
/* --------------------------------------------- */ zKLn!b#>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NSw<t9Yi  
  /* --------------------------------------------- */ XQ]`&w(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g b -Bxf  
/* --------------------------------------------- */ ngP7'1I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _6;<ow  
a{h%DpG  
ZjqA30!  
/ZHO>LNN|  
看了之后,我们可以思考一些问题: ||uZ bP@  
1._1, _2是什么? h4f ~5- 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。 *^'wFbaBO  
2._1 = 1是在做什么? ezp<@'0ZT  
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。 !#q{Z>H`  
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。 hM~eJv  
FbveI4  
/H')~!Yz  
三. 动工 2Ok?@ZdjA{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Bg-VCJI<  
#c-b}.R  
MDk*j,5V  
LI[ ?~P2\  
template < typename T > JwZ?hc  
class assignment D9~}5  
  { OCCEL9d  
T value; sf`PV}a1  
public : ;4 ,'y  
assignment( const T & v) : value(v) {} M Hg6PQIB  
template < typename T2 > huz86CO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [*Q-nZ/L  
} ; ! ,@ZQS  
Zvxp%dES  
pA<eTlH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {VR`;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ( : {"C6x  
NS@{~;#R  
=yo{[&Jz  
VBM/x|'  
  class holder @%c81rv?  
  { j")FaIM  
public : [OzzL\)3l  
template < typename T > 9qpU@V!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GR<c=   
  { c<?[d!vI  
  return assignment < T > (t); 6 *Zj]is  
} I~)cYl:|G  
} ; &&WDo(r3  
H)E^!eo  
IV0[!D  
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: y_*n9 )Ct  
8W;2oQN7  
  static holder _1; 3L>d!qD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ox^:)ii  
402x<H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ym\(PCa5`  
而不用手动写一个函数对象。 ryg4h Hspl  
-ui< E?v  
.]P2}w)x?  
\^&   
四. 问题分析 %*kLEA*v  
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。 FI8k;4|V  
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。 n$4|P O$X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MAnp{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %(`#A.yaE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bg}+\/78#  
cx{T '1  
五. 问题1:一致性 D{cZxI  
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?| r,4lqar;E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SauH>  
dv , C6t2  
struct holder ?g3 ]~;#  
  { fywvJ$HD]L  
  // k9mi5Oc  
  template < typename T > *_1[[~Aw  
T &   operator ()( const T & r) const ^/dS>_gtHv  
  { \tx%WC  
  return (T & )r; XX2h(-  
} g6%Z)5D]!  
} ; QL97WK\$  
;wR 'z$8  
这样的话assignment也必须相应改动: RPH1''*!  
B76 v}O:  
template < typename Left, typename Right > 44HiTWQS?l  
class assignment .'1SZe7O  
  { /ZW&0 E  
Left l; _9@ >;]  
Right r; (e9fm|n!)|  
public : +?[BU<X6u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f8'MP9Lv  
template < typename T2 > (PRBS\*G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }"_j0ax  
} ; 6;+jIkkD)  
0/ !,Dn  
同时,holder的operator=也需要改动: LnFWA0y  
yfEb  
template < typename T > HI`q1m.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dlDki.  
  { ,O]l~)sr|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4Po)xo  
}  9S1)U$  
tHh HrMxO  
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。 c #lPc>0xb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -.iNNM&a  
vfwA$7N  
return l(rhs) = r; r &%.z*q  
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。 MT6/2d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P`jL]x  
{Dr@HP/x=s  
template < typename Tp > 33K*qaRAD  
class constant_t +}@ 8p[`)  
  { = 96P7#%  
  const Tp t; !MVj=(  
public : <G ~>~L.E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $bsH$N#6T  
template < typename T > {G3i0 r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 347eis'  
  { E4i0i!<z  
  return t; T9syo/(  
} 3s*(uS(  
} ; W3rl^M=r  
e ZLMP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o' 'wCr%  
下面就可以修改holder的operator=了 iY0>lDFm.  
aWy]9F&C:  
template < typename T > z ;Q<F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2i7e#  
  { 8)yI<`q6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5$rSEVg9  
} kKiA  
L]d-33.c!H  
同时也要修改assignment的operator() EQ<RDhC@b  
nSx]QREL!  
template < typename T2 >  Paj vb-f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r~7:daG*  
现在代码看起来就很一致了。 M4m$\~zf  
zj|WZ=1*Wp  
六. 问题2:链式操作 T vtm`Yk\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {9LWUCpsf  
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。 Bs ;|D  
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。 PdeBDFWD  
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。 Dyg?F )6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 831JwS R  
v jT( Q  
template < typename T > 3c3OG.H$8  
struct result_1 XYEv&-M`?w  
  { -JT/ 9IQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'h1b1,b~  
} ; T=Z.TG|lIx  
v2+!1r7@  
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: ^tH#YlV4>9  
NbRn*nb/T  
template < typename T > *G5c|Y  
struct   ref 1.U`D\7mb  
  { c#/H:?q?a  
typedef T & reference; V5`^Y=X(%  
} ; &M />tE Z)  
template < typename T > I+(/TP  
struct   ref < T &> Vz=auM1xZ  
  { eH%RNtP`  
typedef T & reference; OJAIaC\  
} ; EZDy+6b  
S9| a$3K'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x_#-tB  
LiQgR 6j  
template < typename T > I5m][~6.?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~b~2 >c9  
  { *^%*o?M~  
  return l(t) = r(t); zj{r^D$  
} {eS|j=  
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。 .L6Zm U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R&f^+0%f  
E:`v+S_h  
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 rN)V[5R#M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {a(&J6$VE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "&.S&=FlI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9=X)ung9  
最后的布局是: LE6.nmvS  
                Add ^' M>r (t  
              /   \ q`NXJf=sc  
            Divide   5 *f%>YxF  
            /   \ txgQ"MGA%  
          _1     3 aGZi9O7G}  
似乎一切都解决了?不。 3r+.N  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X0(tboj#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =ONHK F[UJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^5GW$  
cvd\/pG)  
template < typename Right > mLV[uhq   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )0 W`  
Right & rt) const aUHcYc\u  
  { PxS4,`#~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8I;XS14Q  
} u"1rF^j6k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WI> P-D  
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。 `o]g~AKX  
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。 #|GSQJ$F)`  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e=vsuqGT  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 eB> s=}|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ew _-Eb  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?<Wb@6kh`  
w;UqEC V  
template < class Action > /H7&AiA  
class picker : public Action uj>WgU  
  { g-c ;}qz  
public : 0+Ta%H{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ",aT WQgN  
  // all the operator overloaded tVrY3)c  
} ; YOr:sb   
GeszgtK{T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q\ /uKQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M-)R Q-h  
X$%4$  
template < typename Right > c;0Vs,DUmG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j>Iaq"  
  { "tjLc6Xl^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wq*b~Lw  
} D:^$4}h f  
WrPUd{QM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sJwyj D$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。 wNFz*|n  
H{J'# 9H  
template < typename T >   struct picker_maker g~V+4+  
  { qd3Q}Lk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~Tbj=f  
} ; 4P^6oh0"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (C4fG@n  
  { Lip4)Y [  
typedef picker < T > result; ,p(<+6QZ  
} ; 76hOB@  
Y!iZW  
下面总的结构就有了: 8k q5ud  
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。 !Z VU,b>  
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。 _iNq"8>2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~{sG| ;/!*  
至此链式操作完美实现。 sf&]u;^DY  
.ERO|$fv  
.920{G?l5  
七. 问题3 `Al;vVMRO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qC F5~;7  
SBA?^T  
template < typename T1, typename T2 > Eu"_MgD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `al<(FwGE  
  { .bBdQpF-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bfo["  
} L(&&26Y  
&0f5:M{P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: eX@L3BKp  
y;/VB,4V  
template < typename T1, typename T2 > z5ij(RE]  
struct result_2 N('&jHF  
  { 4apL4E"r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /Q,mJ.CnSR  
} ; (5]}5W*  
.^B*e6DAD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pz"0J_xDM  
这个差事就留给了holder自己。 lNSLs"x^  
    ,VO2a mI  
8WnwQ%;m?  
template < int Order > |sJSN.8  
class holder; E>l~-PaZY  
template <> ~"A+G4jl  
class holder < 1 > `OSN\"\ad  
  { '],J$ge  
public : v:H$<~)E|  
template < typename T > |i++0BU  
  struct result_1 y5!KXAQ%  
  { a+n0|CvF  
  typedef T & result; T=ev[ mS  
} ; W6Y]N/v3>  
template < typename T1, typename T2 > JtER_(.  
  struct result_2 |\pbir  
  { /Rl6g9}  
  typedef T1 & result; 3Z1CWzq(  
} ; O({2ivX  
template < typename T > S]+ :{9d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K6R.@BMN  
  { 41&\mx  
  return (T & )r; p, #o<W  
} ob8qe,_'  
template < typename T1, typename T2 > =?!wXOg_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;+"+3  
  { \ Yx/(e  
  return (T1 & )r1; %7|9sQ:  
} `nu''B H  
} ; Ofs <EQ  
$< JaLS  
template <> 9 AJ(&qY(  
class holder < 2 > <7~'; K  
  { q<M2,YrbAI  
public : n rjE.+v  
template < typename T > a |X a3E  
  struct result_1 /'/Xvm3  
  { $&=S#_HQS  
  typedef T & result; LGn:c;  
} ; n@) K #  
template < typename T1, typename T2 > $` ""  
  struct result_2 |p,P46I  
  { vX.VfY  
  typedef T2 & result; %KLpig  
} ; #{;k{~;PF  
template < typename T > FYpzQ6s~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +~p88;  
  { -qGa]a  
  return (T & )r; o2F)%TDY  
} ?{[ v+t#  
template < typename T1, typename T2 > J\b^)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y gz6C  
  { A*\.NTM  
  return (T2 & )r2; 5?x>9C a  
} (JOgy .5C~  
} ; r8RoE`/T  
Tc? $>'  
F'21jy&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K|[*t~59  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2GDD!w#!j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GB=X5<;  
9P+-#B  
return l(i, j) = r(i, j); vQ 6^xvk]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZpQ)IHA.  
cPlZXf  
  return ( int & )i; ]Gsv0Xk1  
  return ( int & )j; eceP0x  
最后执行i = j; fumm<:<CLO  
可见,参数被正确的选择了。 50S&m+4d+  
_z|65H  
C&(N I  
Yo6*C  
|IzPgC  
八. 中期总结 [<@.eH$hU/  
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: + R~'7*EI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &OH={Au  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Li4zTR|U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K  &N  
{'NvG  
cQ R]le %(  
]>5/PD,wWy  
5Odhb  
vg32y /l]S  
九. 简化 rC^WPW  
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。 u7>],<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zBzZxK>$  
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: Q' {M L4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n-tgX?1'  
  +-*/&|^等 Yi.N&&o  
2. 返回引用。 #Lh;CSS  
  =,各种复合赋值等 *nkoPVpC  
3. 返回固定类型。 $Nhs1st*8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) inMA:x}cF1  
4. 原样返回。 _Tm3<o.  
  operator, ;,%fE2c  
5. 返回解引用的类型。 gCB |DY  
  operator*(单目) @niHl  
6. 返回地址。 Swig;`  
  operator&(单目) B|C2lu  
7. 下表访问返回类型。 c(xrP/yOwi  
  operator[] Ng2twfSl$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z 2V.3  
  operator<<和operator>> L>Fa^jq5  
86=}ZGWd  
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。 4V)kx[j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #lL^?|M  
.SU8)T  
template < typename Left > ,is3&9  
struct value_return rZ}:Z'`  
  { X^wt3<Kbf  
template < typename T > 2} /aFR  
  struct result_1 a%JuC2  
  { (c=6yV@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \ C+~m  
} ; 1#< '&Lr  
7x|9n  
template < typename T1, typename T2 > ?N*>*"  
  struct result_2 ?]_$Dcmx  
  { iL-(O;n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vc;$-v$&  
} ; KQ!8ks]  
} ; )Q&(f/LT  
rr],DGg+B]  
/~%&vpF-L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6H.0vN&  
wDal5GJp  
下面我们来剥离functor中的operator() }HYbS8'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2lH&  
nS }<-s  
return l(t) op r(t) Fo5FNNiID  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {HltvO%8  
return op l(t) XpB_N{v9w  
return op l(t1, t2) 5H<m$K4z  
return l(t) op 6 $4[gcL'  
return l(t1, t2) op y}" O U  
return l(t)[r(t)] l*Gvf_UH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @zW]2 c  
-A^_{4X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: BU/"rv"(Fg  
单目: return f(l(t), r(t)); ohGJ1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); & p  
双目: return f(l(t)); NRs13M<ftf  
return f(l(t1, t2)); dd%6t  
下面就是f的实现,以operator/为例 /=nJRC3.  
AUG#_HE]k  
struct meta_divide EIP /V  
  { @e.C"@G  
template < typename T1, typename T2 > Cn34b_Sbd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \h/H#j ZJ  
  { Cgk<pky1  
  return t1 / t2; r,73C/*&/  
} RLjc&WhzXu  
} ; *SJ_z(CZm  
{#vgtgBB  
这个工作可以让宏来做: y&$A+peJ1  
gV's=cQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s%7t"-=&  
template < typename T1, typename T2 > \  ~d.Y&b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DN>[\hg  
以后可以直接用 {BN#h[#B{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G5BfNU  
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 S6DKREO  
(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。。。) Ko<:Z)PS  
U)o-8OEZ9  
jp%S3)  
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 `KoV_2|  
 ~^:A{/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T4Uev*A  
class unary_op : public Rettype I{ C SH  
  { hD 82tr  
    Left l; oWT3apGO  
public : n:?a$Ldgm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z"xvh81P  
2*& ^v  
template < typename T >  ?(1 y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YoNDf39  
      { \;B iq`  
      return FuncType::execute(l(t)); y'q$ |  
    } AO4U}?  
,?%Zc$\LW  
    template < typename T1, typename T2 > b4 6~?*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Y$4 H,8L  
      { Rh{f5-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eF$x1|  
    } JGrWHIsNV  
} ; z43M] P<  
m=:9+z  
x=P\qjSa  
同样还可以申明一个binary_op By!o3}~g  
m+[Ux{$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c7k~S-nU  
class binary_op : public Rettype H/ HMm{4  
  { C ;W"wBz9  
    Left l; lTgjq:mn  
Right r; IM'r8 V  
public : ~q.F<6O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p8O2Z? \  
$7ZX]%<s  
template < typename T > x|Bf-kc[#Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1.GQau~  
      { !wVM= z^G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <iC(`J$D  
    } j</: WRA`]  
g*_&  
    template < typename T1, typename T2 > %ntRG !  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /$?}Y L,  
      { Xl#ggub?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E{`fF8]K  
    } G9cUD[GB  
} ; IOmfF[  
]h+j)J}[A  
qR8Lh( "i  
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 FcU SE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R__OP`!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hL{KRRf>  
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。 8OU\V5i[,q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7`'Tbp  
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。。。 "<1{9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /(*q}R3Kfo  
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) !l8PDjAE  
下面是修改过的unary_op ;N0XFjdR  
0'C1YvF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dR,fXQm  
class unary_op l'_r:b  
  { $%#!bV  
Left l; q>+k@>bk @  
  JPw.8|V)y  
public : ]{@-HTt  
uy$e?{Jf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K w ]=  
3F2w-+L  
template < typename T > Wh*uaad7  
  struct result_1 ?CPahU  
  { bROLOf4S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9W2Vo [(  
} ;  x'<X!gw  
)3EY;  
template < typename T1, typename T2 > Kn1a>fLaJ_  
  struct result_2 !Wnb|=j  
  { 0 M[EEw3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lRFYx?y  
} ; `d}2O%P  
S.NPZ39}ZE  
template < typename T1, typename T2 > 2c*GuF9(0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x s|FE3:a  
  { `X&gE,Ii  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /a4{?? #e  
} 4|DWOQ':  
(O3nL.  
template < typename T > -uf|w?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7Oe3=  
  { Ad_h K O  
  return OpClass::execute(lt(t)); %Q|Atgp  
} zK@@p+n_#.  
37o; ;  
} ; "^%cJAnLX  
jNk%OrP]  
L4nYXW0y  
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 wb l&  
好啦,现在才真正完美了。 ZD{LXJ{Vm  
现在在picker里面就可以这么添加了: /gP+N2o+}  
S<Xf>-8w  
template < typename Right > 4^:=xL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "4{r6[dn  
  { g}c~:p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aPL+=58r  
} KbeC"mi  
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。 9\7en%(M  
cbTm'}R(G  
i9x+A/ o[  
/j.9$H'y  
;:NJCuG  
十. bind Q\Vgl(;lX  
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。 gg2( 5FPP  
先来分析一下一段例子 w\O;!1iU  
4o[{>gW  
sfl<qD+?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \'O"~W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )Pv%#P-<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z7Hbj!d/Sz  
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。 6Z"X}L,*  
我们来写个简单的。 0o&5 ]lEe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $IpccZpA  
对于函数对象类的版本: VI *$em O0  
l*G[!u  
template < typename Func > X"%gQ.1|{j  
struct functor_trait yJIscwF  
  { ;aVZ"~a+\  
typedef typename Func::result_type result_type; 9hyn`u.  
} ; ;Rl x D 4p  
对于无参数函数的版本: jmG~UnM  
CU!Dhm/U  
template < typename Ret > |vj/Wwr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2D5StCF$O  
  { #Gi$DMW  
typedef Ret result_type; [Y`W  
} ; < =IFcN  
对于单参数函数的版本: 7b+6%fV  
?}Y]|c^W  
template < typename Ret, typename V1 > YN5rml'-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d&>^&>?$zh  
  { cH2K )~  
typedef Ret result_type; -XG@'P_  
} ; GTHt'[t@;  
对于双参数函数的版本: R=\IEqqsi  
I7 ]8Y=xf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N?8!3&TiV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f _:A0  
  { CAf6:^0  
typedef Ret result_type; &UFZS94@r  
} ; F8ulkcD  
等等。。。 Kc\fu3Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {_*yGK48n  
)t%b838l%  
template < typename Func > \Vk:93OH21  
struct func_return Q+{n-? :  
  { c &c@M$  
template < typename T > |DwZ{(R"W  
  struct result_1 0> \sQ,T  
  { eyxW 0}[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2~[juWbz  
} ; [nh>vqum  
kq-) ^,{y  
template < typename T1, typename T2 > o2ECG`^b  
  struct result_2 * v#o  
  { \Oo Wo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7t3!) a|lI  
} ; }6ldjCT/,  
} ; [#iz/q~}  
0n'_{\yz  
o+VQ\1as?(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yt2PU_),  
RM/ 0A|  
template < typename Func, typename aPicker > fN2lLn9/u  
class binder_1 CvdN"k  
  { -:rUw$3J  
Func fn; wuo,kM  
aPicker pk; T u'{&  
public : :23P!^Y  
!5N.B|N t  
template < typename T > St^5Byd<  
  struct result_1 xyxy`qRA  
  { y B$x>Q'C(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n&!-9:0  
} ; }QmqoCAE~m  
_u Il  
template < typename T1, typename T2 > xYB{;K  
  struct result_2 ;FEqe 49  
  { pK4)yu+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1.>m@Slr>  
} ; ptaKf4P^r  
O".=r}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QsW/X0YBv  
1 TXioDs=_  
template < typename T > y)<q /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )M^ gT}M  
  { ]_$[8#kg  
  return fn(pk(t)); p]"4#q\(  
} &e3.:[~_?  
template < typename T1, typename T2 > & nK<:^n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qJw_  
  { y_[vr:s5pG  
  return fn(pk(t1, t2)); I`#JwMU;m  
} S|}L&A  
} ;  AOx[  
" Yy n/  
t`QENXA}  
一目了然不是么? Xnh8e  
最后实现bind ##ANrG l  
i@'dH3-kO  
S]{oPc[7  
template < typename Func, typename aPicker > K> e7pu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sR8"3b<qA  
  { g\AY|;T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b`_Q8 J  
} j+YJbL v  
,z?':TZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #fM'>$N  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,u!sjx  
B/C,.?Or  
十一. phoenix -K$)DvV^(E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I}Q2Vu<  
T9&1VW  
for_each(v.begin(), v.end(), wQLSf{2  
( DTs;{c  
do_ }~q5w{_n  
[ ']oQ]Yx0  
  cout << _1 <<   " , " [Nq*BrzF  
] 2?i7 UvV  
.while_( -- _1), L0]_X#s>#  
cout << var( " \n " ) eQ}4;^;M-  
) <-0]i_4sK  
); azU"G(6y?+  
Y^]rMK/;  
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: O H7FkR  
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 .p$(ZH =~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K+iP 6B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E)3NxmM#  
8>%hz$no=  
(iGTACoF  
template < typename Cond, typename Actor > ~{gqsuCCL  
class do_while zMJT:7*`|  
  { B1Oq!k  
Cond cd; |'2d_vR  
Actor act; BORA(,  
public : Rva$IX ^]  
template < typename T >  C.QO#b  
  struct result_1 mcok/,/  
  { &?RQZHtg  
  typedef int result_type; ~_ a-E  
} ; r%N)bNk~  
-{_PuJ "  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  LIdF 0  
59-c<I/}f  
template < typename T > L4f3X~8,b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &~w}_Fjk  
  { DeYV$W B  
  do E!AE4B1bd  
    { S@sO;-^+  
  act(t); kNL\m[W8$  
  } WN<zkM~3  
  while (cd(t)); Xry4 7a )  
  return   0 ; . [ mR M  
} G#1GXFDO{  
} ; ]s748+  
]9,; K;1<  
FGQzoS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v9UD%@tZ  
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。 D,ln)["xm  
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。 nxHkv`s k  
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。 Y4(  
下面就是产生这个functor的类: l lsfTrp  
*\q d  
Ic4H#w  
template < typename Actor > .>nRzgo  
class do_while_actor 8sCv]|cn  
  { ]0\MmAJRn  
Actor act; VD\=`r)nT  
public : t()c=8qF|u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v9->nVc-  
zv"Z DRW  
template < typename Cond > Hq 188<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T,tdL N-  
} ; j8`BdKg  
u~-8d;+?y  
eR"<33{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BF<ikilR  
最后,是那个do_ Z(!\% mn  
@ry_nKr9  
2 Vrw  
class do_while_invoker 1'\/,Es  
  { IaXeRq?<  
public : .6'qoo_N  
template < typename Actor > tnG# IU *  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pHJ3nHLQ  
  { 6K<K  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tu7QCr5*  
} r>U@3%0&  
} do_; JO< wU  
ia 73?*mXT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3%ZOKb"D*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *=c1d o%F  
最后来说说怎么处理break和continue mdg i5v  
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。 VU d\QR-  
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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