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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qr[H0f]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gN|[n.W4  
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, Q=[A P+  
&{?*aK&%3l  
4hep1Kz%  
,lLkAd?q  
  class filler <taN3  
  { 5"=qVmT)  
public : |'xVU8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7RQ.oee  
} ; i>w'$ {  
lL.3$Rp;  
y~CK&[H  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o;+$AU1f  
M[N$N`9  
g z-X4A"  
(5y+g?9d;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =Jd ('r  
s*.CJ  
;q&6WO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =l?F_  
<RfPd+</  
3[plwe  
w,fA-*bZ 0  
二. 战前分析 y%A!|aBu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M8 oCh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Gj^JpG  
zi7,?bD  
Ergh]"AD6-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RO(~c-fV  
  /* --------------------------------------------- */ t .*z)N  
vector < int *> vp( 10 ); bkfwsYZx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )&R^J;W$M1  
/* --------------------------------------------- */ :r%H sur(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rxZ%vzVQ>  
/* --------------------------------------------- */ UV}\#86!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o";5@NH  
  /* --------------------------------------------- */ ^.5`jdk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (\^| @  
/* --------------------------------------------- */ nA:\G":\y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o  RT<h  
W`HO Q  
jiS|ara"  
%Q9 iR5?  
看了之后,我们可以思考一些问题: R%)ZhG*  
1._1, _2是什么? h/u>F$}c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v0EF?$Wo  
2._1 = 1是在做什么? > <cK  
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。 %Z|]"=;6  
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。 m/W0vPM 1  
n3w(zB  
~ KNdV  
三. 动工 9Yih%d,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LwDm(gG  
'Oyx X  
B^'Uh+Y  
\wW'Hk=  
template < typename T > C1 qyjlR  
class assignment iwb]mJUA  
  { # 3{g6[Y  
T value; TE+d?  
public : mIu-  
assignment( const T & v) : value(v) {} O&=40"Dr  
template < typename T2 > TUeW-'/1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9$0-UUCk  
} ; .eQIU$Kw!O  
>?b<)Q*<  
7/*a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ppcuMcR{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Al?LO;$Pa?  
b?&=gm%oU  
Mv9q-SIc[  
7/c[ f  
  class holder 3wRk -sl  
  { cp|&&q  
public : 9:tvkl  
template < typename T > p)M\q fZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gemjLuf  
  { ~r~~0|=  
  return assignment < T > (t); Bsm>^zZ`YU  
} m#[tY >Q[b  
} ; rV LUT  
6`LC(Nv%-n  
:sT\-MpQvn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u*R9x3&/5  
Rg*zUfu5%o  
  static holder _1; USVM' ~p I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I0\}S [+ H  
U].u) g$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ck,.4@\tK  
而不用手动写一个函数对象。 \R& 4Nu2F  
PPCZT3c=  
s^_E'j$  
%]9 <a  
四. 问题分析 h3^ &,U  
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。 }K=T B}yY  
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。 q?C)5(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "i$uV3d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *b" (r|Ko  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H~~I6D{8  
:=#*[H  
五. 问题1:一致性 06bl$%  
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?| ZIAiVq2)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zE V J  
4%WV)lt  
struct holder D5X;hd  
  { Y^gK^ ?K  
  // "m]"%MU7 8  
  template < typename T > /p') u3  
T &   operator ()( const T & r) const u!2.[CV  
  { n<:/ X tE  
  return (T & )r; EmNB}\IYU  
} 9d2#=IJm  
} ; ]>@; 2%YvY  
MBCA%3z08  
这样的话assignment也必须相应改动: =$5[uI2  
' U(v  
template < typename Left, typename Right > @18@[ :d"  
class assignment ok X\z[X  
  { !D%*s,t\'  
Left l; K@VXFV  
Right r; q{f%U.  
public : a<Pi J?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G*BM'^0+  
template < typename T2 > *Rshzv[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t Zj6=#  
} ; > c7/E  
lg;Y}?P  
同时,holder的operator=也需要改动: SPsq][5eR  
~0?p @8  
template < typename T > P<kTjG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;-=y}DK  
  { +nd'Uf   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?9X#{p>q  
} nx=#QLi  
uYL6g:]+ZC  
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。 !5`}s9hsF_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CV4V_G  
zx(j6  
return l(rhs) = r; W _b $E =  
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。 |]A{8BBC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C?rL>_+71  
(Wq9YDD@  
template < typename Tp > EyNI]XEj  
class constant_t U`6QD}c"s  
  { Hh;w\)/%j  
  const Tp t; 6WfyP@ f  
public : DHt 8 f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ejo4mQ]a  
template < typename T > /F;*[JZIb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d@At-Z~M  
  { @hzQk~Gdi  
  return t; ?%Y?z ]L#  
} cYR6+PKua  
} ; phXVuQ  
+ZRsa`'^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]Vb#(2<2  
下面就可以修改holder的operator=了 %\~;I73  
h!K B%4V  
template < typename T > $+P v fQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2zFdKs,  
  { \)M 5o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l7s=b4}c  
} p~8~EQFj  
T@yH. 4D  
同时也要修改assignment的operator() @O45s\4-*  
j%p~.kW5  
template < typename T2 > e<9nt [  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m/eGnv;!  
现在代码看起来就很一致了。 !5B9:p~-  
.qK=lHxT  
六. 问题2:链式操作 EW5S%Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H <1?<1^  
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。 _5`M( ;hL2  
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。 I.8|kscM  
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。 }qKeX4\-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tby+Pd;  
Ap!UX=HBb  
template < typename T > fwq|8^S@  
struct result_1 ~JZ Lfw  
  { >}4]51s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `%ENGB|  
} ; Vbj?:29A  
dX$])b_Uw  
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: b]JN23IS2  
gZ+I(o{  
template < typename T > jSG jv>  
struct   ref z=K5~nU  
  { dt \O7Rjw8  
typedef T & reference; J,D{dYLDD  
} ; d|o"QYX  
template < typename T > _yoG<qI  
struct   ref < T &> ReE3742@  
  { +.N;h-'  
typedef T & reference; &(rd{j/*  
} ; i&HV8&KygN  
X,fTzkGj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5o3_x ~e  
SW; b E  
template < typename T > u]2k%TUY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZbrE m  
  { 7 %|>7  
  return l(t) = r(t); @\h(s#sn  
} |X.z|wKT6  
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。 9@1W=sl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UA9LI<Y  
dXDD/8E  
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 ~ZNhU;%YW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9F+bWo_m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CS{9|FNz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *nc4X9  
最后的布局是: e)xWQ=,C  
                Add RnrM rOh  
              /   \ =_H39)|T  
            Divide   5 D1n2Z :9  
            /   \ nGbrWu]w  
          _1     3 ry\']\k  
似乎一切都解决了?不。 5ZcnZlOOQ  
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。 %:,=J  
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。 xS}H483h6W  
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: qL P +@wbJ  
^%d{i'9?  
template < typename Right > <e^/hR4O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $"8k|^Z3  
Right & rt) const #{M -3  
  { K_5&_P1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W.|6$hRl)  
} N>R%0m<e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .vv*bx   
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。 *[H+8/n_  
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。 3ngLEWT  
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。 is(!_Iv  
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。 9NP l]iA)  
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? 'oz = {;  
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: iy]}1((hR  
L0kNt &di  
template < class Action > !_9$[Oq~  
class picker : public Action gDub+^ye>/  
  { L:M9|/  
public : hU 7fZl%yl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mx9/K+:  
  // all the operator overloaded  nvPE N  
} ; mM} Ukmy  
.$0Ob<.  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 L"iyjL<M  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Qu,k  
mi<D bnou  
template < typename Right > pq3  A%|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CFm1c1%Hg  
  { ~ n^G<iXLp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wi?%)hur  
} &fW=5'  
f_!`~`04  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4nH91Z9=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \83A|+k  
yim$y, =d  
template < typename T >   struct picker_maker 9r nk\`E  
  { ocqB-C]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U%DF!~n  
} ; *+j{9LK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *ZR@ z80i  
  { e=l5j"gq  
typedef picker < T > result; A dEbyL  
} ; G'2=jHzMF  
bmVgTm&  
下面总的结构就有了: (}X?v`Y^W  
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。 @xm~T|[7  
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。 lF8 dRIav  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n [Xzo}  
至此链式操作完美实现。 Q f-k&d  
Zng` oFD  
L-C/Luws  
七. 问题3 %DRy&k/T  
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。 !""!sFx)R  
!)/iRw9re  
template < typename T1, typename T2 > 4@]xn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =x0"6gTz>  
  { @=0r3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @`;Y/',  
} mu6xL QdA  
UW/3{2  
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: HS`bto0*  
nn)`eR&  
template < typename T1, typename T2 > :@>br+S  
struct result_2 _%Jl&0%q  
  { nG ^M 2)(8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sL7`=a.&T  
} ; oA;jy  
*lerPY3 q  
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? ^Em@6fz[  
这个差事就留给了holder自己。 {|5$1v   
    Kcw1uLb  
loC5o|Wh  
template < int Order > 5{ 4"JO3  
class holder; eY 4`k  
template <> /SCZ&  
class holder < 1 > D){"fw+b  
  { .hQ3A"  
public : kg?T$}O  
template < typename T > }+dM1O  
  struct result_1 V8nz-DL{  
  { 5"}y\  
  typedef T & result; lpfwlB'~9  
} ; 3%[)!zKv  
template < typename T1, typename T2 > n~,]KdU]  
  struct result_2 %;<k(5bhGJ  
  { co<2e#p;  
  typedef T1 & result; d(X\B{  
} ; wsf Hd<Z_  
template < typename T > 'z +$3\5L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~jp!"f  
  { PG^j}  
  return (T & )r; 3yHb!}F  
} :jk)(=^  
template < typename T1, typename T2 > l$k]O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yN9$gfJC^  
  { 79{.O`v  
  return (T1 & )r1; ~j/bCMEf!  
} ldAov\X  
} ; |t4Gz1"q=8  
3{Na ZIk  
template <> 9?u9wuH  
class holder < 2 > A~6%,q@^jh  
  { Vqa5RVnI  
public : lfxuc7Rdla  
template < typename T > --in+  
  struct result_1 FF%\g J  
  { jzl?e[qPA  
  typedef T & result; .mvB99P{<  
} ; b4Ricm  
template < typename T1, typename T2 > ruZYehu1W  
  struct result_2 L!bfh`  
  { H!unIy|  
  typedef T2 & result; i{TIm}_\  
} ; cr76cYq"Q  
template < typename T > :dc"b?Ch  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [kPD`be2#  
  { - *:p.(c  
  return (T & )r; \ V[;t-  
} |RR"'o_E  
template < typename T1, typename T2 > gW%pM{PW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %*$5!;  
  { -Nsk}Rnk*  
  return (T2 & )r2; J+{Ou rWt  
} 7V~ "x&Eu  
} ; 1i4WWK7k  
~'NX~<m  
8<YX7e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xU@1!%l@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )D:9R)m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }TSgAwsbC  
LMAmpVo  
return l(i, j) = r(i, j); D,c!#(v cK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,%A)"doaG  
bsB},pc  
  return ( int & )i; k) "ao2iXL  
  return ( int & )j; ~ct2`M$TL(  
最后执行i = j; *3;UAfHv  
可见,参数被正确的选择了。 EbCIIMbe"  
XAkK:}h  
q<n[.u1@  
!6M Bxg>  
o*X]b]  
八. 中期总结 NeHx2m+  
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: 4avc=Y5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W$r^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yk<VlS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor auRY|j  
PkTf JQP8  
{|z#70  
?KCivf  
%4,xx'`  
O16r!6=-n  
九. 简化 {=3B)+N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 s D_G)c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (_K_`5d;QI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X'f)7RbT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lkb2?2\+  
  +-*/&|^等 UgC)7 K1  
2. 返回引用。 ,HZYG4,  
  =,各种复合赋值等 4@6 <  
3. 返回固定类型。 gXt O*Rfqk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qz`rL#W]  
4. 原样返回。 !4t`Hv?'  
  operator, .#0H{mk  
5. 返回解引用的类型。 ^LVk5l)\>g  
  operator*(单目) 4d`+CD C  
6. 返回地址。 v5T`K=qC  
  operator&(单目) vM(Xip7  
7. 下表访问返回类型。 ;'}'5nO=$  
  operator[] o\4CoeG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0/Z !5-.  
  operator<<和operator>> F+uk AT  
'w.}2(  
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。 =We2^W-{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \0?$wIH?  
#by Jqy&e  
template < typename Left > V&*D~Jq  
struct value_return HTk\723Rdw  
  { ARF\fF|<2  
template < typename T > X?/Lz;,&  
  struct result_1 ;7Okyj6EP  
  { Nqc p1J"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q@l(Qol  
} ; HCj> ,^<h  
"|t!7hC  
template < typename T1, typename T2 > G;s"h%Xw98  
  struct result_2 {x {H$f  
  { &94W-zh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fp%Ln(/m  
} ; {DwIjy31T  
} ; 3vW4<:Lgy  
-V5w]F'  
P!e=b-T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ? ?[g}>  
I[D8""U  
下面我们来剥离functor中的operator() ?djQZ *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E\M-k\cSj  
XAuI7e  
return l(t) op r(t) % frfSGf.#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u =J&~  
return op l(t) gU;&$  
return op l(t1, t2) 3t" 4TjAy  
return l(t) op O0hu qF$K  
return l(t1, t2) op LFf`K)q  
return l(t)[r(t)] *Y6xvib9*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lV6dm=k  
(= ;N{u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Riry_   
单目: return f(l(t), r(t)); F9flSeN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FvdeQsc!  
双目: return f(l(t)); fex,z%}p  
return f(l(t1, t2)); )uheV,ZnY  
下面就是f的实现,以operator/为例 eQDX:b  
k'3Wt*i  
struct meta_divide (gXN%rsY  
  { W|5_$p  
template < typename T1, typename T2 > !3 qVB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ",Cr,;]  
  { D(]E/k@ ;~  
  return t1 / t2; y2|R.EU\m<  
} ;zH HIdQ>-  
} ; *rh,"Zo  
=^;P#kX  
这个工作可以让宏来做: kcuzB+  
rS8 w\`_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I5ZqBB  
template < typename T1, typename T2 > \ gm)@c2?.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .qv'6G  
以后可以直接用 ^Q}eatEn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0JjUAxNq  
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 s Be7"^  
(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。。。) SU.ythU2,c  
,  X{>  
EcL-V>U# M  
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  ti@kKz  
Wr?'$:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q(M:QWA q  
class unary_op : public Rettype OQ&'Dti  
  { @OpNHQat9  
    Left l; K4ZolWbU  
public : zCaT tb|@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Zv~QwC  
l@Z6do  
template < typename T > xg@NQI@7   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w8Sv*K  
      { 8+Llx  
      return FuncType::execute(l(t)); f9$xk|2g  
    } 2/ rt@{V(  
m"eteA,"k_  
    template < typename T1, typename T2 > X;F8_+Np  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e.d #wyeX  
      { ),:c+~@@kT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O*6n$dUj3  
    } 5*%#o  
} ; oPf)be| #  
qy1F* kY  
Cizvw'XDV  
同样还可以申明一个binary_op &C<yfRDu  
Y*oDO$6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,8'>R@o  
class binary_op : public Rettype Z4K+ /<I  
  { B;6]NCx D  
    Left l; h"mi"H^o  
Right r; {PU!=IkTS  
public : F'}'(t+oAm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wBj-m  
NH<gU_s8{9  
template < typename T > !`JHH&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #hfuH=&oh  
      { }GMbBZ:nKK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8F(h*e_?  
    } p^kUs0$GS  
$3T_ .  
    template < typename T1, typename T2 > <:>SGSE9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ZB\L^j)  
      { Gc]~w D$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mMx ;yZ  
    } =WdaxjenZ/  
} ; f*{ YFg?*&  
|'ln?D:&  
h}_~y'^!  
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 @oF$LMD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >KLtY|o)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SnlyUP~P  
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。 Z v_.na/^K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .MW@;  
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。。。 }eQRN<}P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1be %G [*  
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) u?Tpi[ #  
下面是修改过的unary_op jr7C}B-Fb^  
EpS(o>'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L9Z;:``p  
class unary_op GuZ ( &G6*  
  { 5J)=}e  
Left l; Tu{&v'!j6  
  b*;"q9u5  
public : Om'+]BBN  
FlfI9mm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `-`qdda  
)VCzn~uf  
template < typename T > )#a[-.OI  
  struct result_1 |4mpohX  
  { ""Zp:8o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (>6*#9#p  
} ; L%v^s4@  
QIN."&qC^  
template < typename T1, typename T2 > 6) oLus  
  struct result_2 IX: 25CEI2  
  { svelYe#9z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \Gm-MpW  
} ; 4L-:*b_v\  
wxm:7$4C  
template < typename T1, typename T2 > P o jmC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {7!UQrm<  
  { 7&`}~$>}>e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gH2,\z`[4  
} _, ;j7%j  
BR'I+lQ  
template < typename T > OA:%lC!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ve ~05mg  
  { fgNU03jp^x  
  return OpClass::execute(lt(t)); SVjl~U-^  
} y%sroI('y  
r'CM  
} ; cPgfTT  
J--m[X  
*A}cL  
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 Hk>79};  
好啦,现在才真正完美了。 5L:1A2Z?c  
现在在picker里面就可以这么添加了: !-m&U4Ku6o  
'Dvv?>=&  
template < typename Right > KXV[OF&J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <Sz52Suh>  
  { ;"O&X<BX-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0-LpqX  
} Q'k\8'x  
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。 X2tk[Kr  
X1 ZgSs+i  
5Z4- Z  
zEZLKWm9-  
#W.vX?-'0  
十. bind qO`)F8  
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。 64-#}3zL  
先来分析一下一段例子 a[lY S{  
*9)SmS s  
JQ :Ri  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FWH}j0Gj|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hi_ G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _C\[DR0n  
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。 C"lJl k9g^  
我们来写个简单的。 c9R 5w.t:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H3{GmV8  
对于函数对象类的版本: v^ d]r Sm  
9w9jpe#  
template < typename Func > ;n\= R 5.  
struct functor_trait B3Jgd,[  
  { T0)"1D<l  
typedef typename Func::result_type result_type; '8Phxx|  
} ; s:00yQ  
对于无参数函数的版本: ??hJEE  
=h(W4scgqX  
template < typename Ret > m\/ Tj0e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R:p62c;Tv0  
  { RtG}h[k/X  
typedef Ret result_type; iR$<$P5  
} ; K ~44i  
对于单参数函数的版本: CIjZG?A  
,3I^?5  
template < typename Ret, typename V1 > eT'nl,e|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pj?XLiM54%  
  { 4/ X/>Y1  
typedef Ret result_type; WWT",gio  
} ; xf%4, JQ  
对于双参数函数的版本: M5T9JWbN  
2cu#lMq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y-ux7F{=z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {b]aC  
  { _md=Q$9!m  
typedef Ret result_type; Khh0*S8.K  
} ; 'gQidf  
等等。。。 ( *G\g=D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )pw&c_x  
* y^OV_n-8  
template < typename Func > ~}Z\:#U  
struct func_return *M7E#bQ5B  
  { )hwV`2>l  
template < typename T > %hlspI(J  
  struct result_1 $ _8g8r}  
  { K; FW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MH| ] \  
} ; %7Kooq(i  
+Taa!hfys  
template < typename T1, typename T2 > [NnauItI  
  struct result_2 1Xy]D  
  { Gf8s?l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >#+IaKL7  
} ; JT[*3 h  
} ; 0"pVT%b  
4LI0SwD#^/  
W{XkV Ke1a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s!/TU{8J  
x0a.!  
template < typename Func, typename aPicker > ]j>i.5  
class binder_1 ashcvn~z  
  { 2EQ 6J  
Func fn; ]43[6Im  
aPicker pk; nW\(IkX\  
public : *X%m@KLIKv  
%Qn(rA@9  
template < typename T >  Gt9wR  
  struct result_1 b7C e%Br  
  { ^=cXo<6D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x}fn 'iUnm  
} ; E_ $z`or  
$ &5w\P  
template < typename T1, typename T2 > oN[Th  
  struct result_2 =fc: 6JR  
  { K0+ ;b u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (.K\Jg'Y6j  
} ; V6iL5&  
Hr;h4J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bC@k>yC-  
1S%k  
template < typename T > ']51jabm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `ZHP1uQ<  
  { n1(?|aJ#1  
  return fn(pk(t)); A,i()R'I  
} {sN"( H4$  
template < typename T1, typename T2 > "#^MUQ!a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5$l9@0D.\  
  { 7u11&(Lz  
  return fn(pk(t1, t2)); 2iXoj&3e  
} &R$Q\ ,  
} ; jy$@a%FD  
jThbeY[  
Wz=OSH7"f  
一目了然不是么? Yt1mB[&f^  
最后实现bind )@QJ  
-R+zeu(e'  
u?Hb(xZtg=  
template < typename Func, typename aPicker > :=g.o;(/N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P 15:,9D  
  { ?A=b6Um  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z}Cqd?_')  
} n`5WXpz4;  
U^#?&u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8Pmwzpk02  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wz#[:2  
}0eg{{g8  
十一. phoenix cK}Pf+r>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \ XH@b6{  
 Dt}dp_  
for_each(v.begin(), v.end(), t{(Mf2GR1  
( .P/xs4  
do_ d.}}s$Q  
[ |$w*RI0C  
  cout << _1 <<   " , " CyTFb$Z  
] mCk5B*Jy  
.while_( -- _1), t[O+B 6  
cout << var( " \n " ) Qilj/x68  
) v5Y@O|i#  
); +{>.Sk'$  
gduxA/aT  
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: u~Lu<3v  
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 R 7K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kkfCAM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NhlJ3/J j  
N{pa) /  
@a;sV!S{  
template < typename Cond, typename Actor > 5Fe-=BX(  
class do_while TNsg pJ?\  
  {  z\$;'  
Cond cd; = o+7xom  
Actor act; &!#2ZJ}{  
public : Gc}0]!nrW9  
template < typename T > c% yh(g  
  struct result_1 Em9my2oE  
  { MgP{W=h2  
  typedef int result_type; XPVV+.  
} ; jaa/k@OG  
U,ELqi\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V<W02\Hs  
{.#j1r4J`  
template < typename T > e5qvyUJM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const scmto cm  
  { hLn&5jYHvt  
  do g1dmkX  
    { |w,^"j2R  
  act(t); JchA=n  
  } XWf7"]%SX  
  while (cd(t)); yI *M[0  
  return   0 ; m^Rd Iy)  
} X%35XC.n  
} ; Q%$i@JH`m  
{'&8`d  
jUZ[`f;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). : (RL8  
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。 JN)"2}SE  
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。 f0g6g!&gf  
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。 .0KOnLdK  
下面就是产生这个functor的类: %!D_q ~"H  
W|~q<},j  
-^y1iN'D  
template < typename Actor > vB]3Xb3a  
class do_while_actor tvK rc  
  { '%3u%;"  
Actor act; w# xncH:1  
public : J~fuW?a]r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rR3m' [  
v5P*<U Ax  
template < typename Cond > ~}Kp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b^+Fs  
} ; \;'_|bu3.  
vRq=m8  
<tGI]@Nwk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KC#kss  
最后,是那个do_ <e$5~Spc  
Dg1kbO=2  
{c&qB`y<.  
class do_while_invoker EaJDz`T}  
  { Ax :3}  
public : Ks9FnDm8  
template < typename Actor > m j'"Z75  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O-y6!u$6&  
  { hwEZj`9  
  return do_while_actor < Actor > (act); &?}kL= h  
} !5yRWMO9X~  
} do_; Q:'qw#P/C  
0\8*S3,q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jsK|D{m?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s ZlJ/_g  
最后来说说怎么处理break和continue V=G b>_d  
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。 UIC\CP d  
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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