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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,SQ`, C _5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AY B~{  
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, /E32^o|,>  
*%#Sa~iPo  
zF([{5r[!)  
q-lejVS(g  
  class filler ?r}'0dW  
  { YR? ujN  
public : bZKlQ<sI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6]D%|R,Q#}  
} ; h@H8oZ[  
iu$:_W_  
|ler\"Eu  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^F?}MY>  
.m^L,;+2  
e%wzcn  
Fs}vI~}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MKPw;@-  
d7 W[.M$]  
vhz[H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U%?  
A{IJ](5.kd  
`J v~.EF%  
>[A7oH  
二. 战前分析 .G~Y`0  
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。 _s%;GWj  
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 [WXa]d5Y  
x[dR5  
YK V?I   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zai:?%^  
  /* --------------------------------------------- */ Gp.XTz#=  
vector < int *> vp( 10 ); G< _<j}=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q&k1' nT5  
/* --------------------------------------------- */ -L6YLe%w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =uil3:,[S  
/* --------------------------------------------- */ &9ZrZ"]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y~'h/tjM@=  
  /* --------------------------------------------- */ U{[ g"_+~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^OZ*Le  
/* --------------------------------------------- */ 9ZVzIv(   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >bUxb-8  
,g~Iup  
Kwmtt  
F39H@%R  
看了之后,我们可以思考一些问题: R<eD)+  
1._1, _2是什么? IJQ" *;  
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。 O+w82!<:  
2._1 = 1是在做什么?  nPRv.h  
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。 xJ(}?0h-X  
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。 n8RE  
rFLm!J]  
wnr<# =,I'  
三. 动工 DN0`vl{*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \|f3\4;!  
Y A:!ULzR*  
\nbGdka  
"+sl(A3`U  
template < typename T > ,CED%  
class assignment p2I9t|  
  { P~^VLnw  
T value; Iss)7I  
public : WV?3DzeR  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0vjlSHS;`.  
template < typename T2 > .kf FaK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *2^+QKDG  
} ; S"Z.M _  
5oTj^W8M(  
E},^,65  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h( V:-D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]; Z[V  
<oKoz0!  
8ZN"-]*  
!+H)N  
  class holder >X58 zlxk  
  { sgfci{~  
public : 9h/JW_  
template < typename T > }|9!|Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?qJt4Om  
  { LLD#)Jl{?  
  return assignment < T > (t); R|g50Q  
} |EZ\+!8N:{  
} ; J-U5_>S  
(ptk!u6  
m#Dae\w&  
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: /BQB7vL  
A8T75?lL(  
  static holder _1; kW4B @Zh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uWjSqyb:  
&$NYZ3?9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /3KPK4!m  
而不用手动写一个函数对象。 |x+g5~$  
!eP)"YWI3  
$_Kcm"oj  
6+LBs.vl}  
四. 问题分析 E'iN==p_:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S9kA69O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 N?j#=b+D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lK"m|Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ; nc3O{rU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nAT,y9&  
`P *wz<  
五. 问题1:一致性 N/x]-$fl  
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?| Em]2K:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5D6 ,B  
76eF6N+%}t  
struct holder `3?5Z/,y  
  { qx f8f  
  // VXP@)\!  
  template < typename T > r>_40+|&  
T &   operator ()( const T & r) const |E?,hTRe5  
  { 4r tNvf5`  
  return (T & )r; y"T(Unvc  
} KJYcP72P  
} ; ,p)Qu%'  
12o6KVV^x  
这样的话assignment也必须相应改动: <X "_S'O  
4d63+iM+}  
template < typename Left, typename Right > ]9lR:V sw  
class assignment o XFo  
  { epGC Ta  
Left l; PR3&LI;B*  
Right r; 4'# ?"I  
public : OVUJiBp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vJ9IDc|[  
template < typename T2 > 4o3TW#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =Y {<&:%(  
} ; _@@.VmZL  
.X\9vVJ  
同时,holder的operator=也需要改动: 7fXta|eP0  
1{-yF :A  
template < typename T > bR'UhPs-8;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3XSfXS{lwP  
  { Y|nC_7&Bv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r?2J   
} +[2ep"5H  
3,^.  
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。 ngOGo =  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KXT9Wt=  
-LU%z'  
return l(rhs) = r; C17$ qdV/  
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。 4vJg"*?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C+%6N@  
Y6RbRcJw  
template < typename Tp > ApTE:Fm1  
class constant_t NnRX0]  
  { &a!MT^anA~  
  const Tp t; &cZl2ynPi  
public : S1a6uE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ht_'GBS)  
template < typename T > ZtGtJV"H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const srK9B0I  
  { jK\AVjn  
  return t; z#*> u  
} Oh5aJ)"D  
} ; Mhu|S)hn  
&P&VJLAe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cvVv-L<[S`  
下面就可以修改holder的operator=了 w Y=k$  
!W/"Z!k  
template < typename T > ^4Tf6Fw#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v2Vmcc_]9x  
  { >4&0j'z"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KsQn%mxS  
} 9xOTR#B:_V  
zuS4N?t`p  
同时也要修改assignment的operator() uc Ph*M  
0]xp"xOwW  
template < typename T2 > MW|R)gt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +vIsYg*#2M  
现在代码看起来就很一致了。 cRv#aV  
Z '~Ie~  
六. 问题2:链式操作 H>F j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bD`h/jYv  
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。 #z =$*\u  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5;X r0f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |ZG0E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [LM9^*sG2V  
{ObUJ3  
template < typename T > C#TP1~6  
struct result_1 C."\ a_p  
  { NH<~B C]I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W>(w&k]%B  
} ; k [iT']  
%5!K?,z%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]OV}yD2p  
R$bDj >8  
template < typename T > SBg|V  
struct   ref 20/P:;  
  { qIwsK\^p  
typedef T & reference; l4ru0V8s7  
} ; 3fxcH  
template < typename T > IZBY*kr  
struct   ref < T &> 4{ [d '-H5  
  { 5c$\DZ(  
typedef T & reference; z) x.6  
} ; XD Q<28^  
;KgDVq5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G7%f| Y  
~\+Bb8+hpJ  
template < typename T > 4"veqrC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ` <u2 N  
  { @H$Sv   
  return l(t) = r(t); 6w~Cyu4Ov  
} 1E=E ?$9sg  
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。 x(A8FtG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [1e]_9)p  
W5>emx'>  
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 +K?sg;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [lGxys)J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B+z>$6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xi;<O&+  
最后的布局是: Aw&0R"{  
                Add LfN,aW  
              /   \ Ax*xa6_2  
            Divide   5 mrBK{@n  
            /   \ )E m`kle  
          _1     3 u.Tknw-X  
似乎一切都解决了?不。 s8dP=_ `  
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。 Z1_F)5pn  
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。 Dt\rrN:v  
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: beB3*o  
[\rzXE  
template < typename Right > $'<FPbUtD}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }Fsr"RER@{  
Right & rt) const C;~LY&=  
  { tIS.,CEQF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5A+@xhRf  
} *T~b ox  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1024L;  
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。 e.fxB  
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。 &+3RsIl W  
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。 H5*#=It  
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。 5_1\{lP  
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? a(LtiO  
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: FKUo^F?z  
Bj GfUQ  
template < class Action > I&`aGnr^^  
class picker : public Action GT\ yjrCd  
  { ]Y@_2`  
public : jVh:Bw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \BX9Wn*)a  
  // all the operator overloaded _l2_) ~  
} ; [^D>xD3B2  
!E|m'_x*  
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。 bu -6}T+  
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: {< EPm&q  
O[\mPFu5  
template < typename Right > R{ udV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tv6y +l  
  { 9bhubx\^/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (\o4 c0UzK  
} 5H 1N]v+  
r&IDTS#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DP;:%L}  
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。 'Va<GHr>+  
.PV(MV  
template < typename T >   struct picker_maker J *38GX+  
  { \(--$9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,U)&ny  
} ; p:W{c/tV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5nTcd@lX  
  { ":q+"*fy  
typedef picker < T > result; T8&eaAoo  
} ; 97~>gFU77#  
OZC yg/K  
下面总的结构就有了: I9m9`4BK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }9glr]=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /;{L~f=et)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jT!?lqr(Rb  
至此链式操作完美实现。 I@\D tQZ  
[!MS1v c;  
wqT9m*VK  
七. 问题3 |3 Iug  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 78r0K 5=  
Xvoz4'Gme  
template < typename T1, typename T2 > 1Wiz0X/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1z0|uc  
  { kKjcW` [  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iSUu3Yv,_m  
} Y]5spqG  
5W$Jxuyqj  
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: h-RhmQA=Iz  
Sk)lT^by  
template < typename T1, typename T2 > (&v,3>3]  
struct result_2 Z/!awf>  
  { *_7/'0E(3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o';/$xrH  
} ; 8vtembna4  
,LP^v'[V7  
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? .<Jv=  
这个差事就留给了holder自己。 y?P`vHf  
    p w5{=bD  
KV8<'g+2?  
template < int Order > qj `C6_?  
class holder; a2ho+TwT  
template <> $rTb'8  
class holder < 1 > 8Lgm50bs  
  { M<*WC{  
public : jVZ<i}h0B  
template < typename T > Pf<yLT]  
  struct result_1 ly35n`  
  { aC%Q.+-t  
  typedef T & result; %n GjP^  
} ; 4Gh\T`=  
template < typename T1, typename T2 > [~X&J#  
  struct result_2 .gzfaxi  
  { ``I[1cC  
  typedef T1 & result; $zU%?[J  
} ; $d!Vxm  
template < typename T > H5&._  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bM5o-U#^ C  
  { (xoYYO  
  return (T & )r; uubIL +  
} KV$4}{  
template < typename T1, typename T2 > FvG?%IFM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c8Ud<M .  
  { Zd%wX<hU"  
  return (T1 & )r1; 6/?onEL9_  
} eB=&(ZT  
} ; u`.)O2)xU  
gujP{Z  
template <> &xhwOgI#,  
class holder < 2 > ZO%iyc%  
  { Hb::;[bm:  
public : :=TIq  
template < typename T > 1_A_)l11  
  struct result_1 |$e'y x6j  
  { ,G5[?H;ZN  
  typedef T & result; {:#nrD"  
} ; H0sTL#/L\  
template < typename T1, typename T2 > zH6@v +gb  
  struct result_2 esQ$.L  
  { "tl$JbRTY  
  typedef T2 & result; t*-c X  
} ; x#N_h0[i  
template < typename T > RPte[tq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -`eB4j'7  
  { kd\Hj~*  
  return (T & )r; l'aCpzf  
} w= n(2M56C  
template < typename T1, typename T2 > 4#7*B yvf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QIlZZ  
  { OG$v"Yf~  
  return (T2 & )r2; @\XeRx;  
} Ie(.T2K  
} ; _MLf58  
%D8.uGsh  
3+s$K(%I  
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> >。 pMy:h   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "y&`,s5}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .UNV &R0  
!U>WAD9  
return l(i, j) = r(i, j); /*k_`3L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jl&Nphp  
6}e*!,2Xj  
  return ( int & )i; pr7lm5  
  return ( int & )j; #v xq|$e  
最后执行i = j; 7pciB}$2  
可见,参数被正确的选择了。 qt*+ D  
X!/Sk1  
X?wZ7*'1  
Bf;_~1+vLG  
`OWHf?t:  
八. 中期总结 y%; o  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q~[s KAh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mfaU_Vo&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YzQ1c~+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |\?u-O3  
PnaiSt9p?r  
kaB4[u  
%K-8DL8|(  
'&B4Ccn<V  
H~nZ=`P9&  
九. 简化 :S_]!'H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &JqaIJh   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O>1Cx4s5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J-,ocO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3^~J;U!3  
  +-*/&|^等 / + %  
2. 返回引用。 nHk^trGm  
  =,各种复合赋值等 :op_J!;  
3. 返回固定类型。 |g)>6+?]W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F]?] |nZZ  
4. 原样返回。  =g M@[2  
  operator, 3N|z^6`#  
5. 返回解引用的类型。 ?z&%VU"  
  operator*(单目) 7 [1|(6$  
6. 返回地址。 iW>^'W#  
  operator&(单目) %kV7 <:y  
7. 下表访问返回类型。 ,>S7c  
  operator[] cPNc$^Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #0[^jJ3J  
  operator<<和operator>> E'DHO2 Y  
|?2fq&2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7g(Z @  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yG/!K uA  
qrw  
template < typename Left > *|dK1'Xr  
struct value_return Pap6JR{7  
  { 2a48(~<_  
template < typename T > U|%}B(  
  struct result_1 Z 9+fTT  
  { H4AT>}ri  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tLa%8@;'$  
} ; |oXd4  
v#/Gxk9eX  
template < typename T1, typename T2 > @|c])  
  struct result_2 QR'#]k;>%  
  { w"s@q$}]8M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pF8 #H~  
} ; \"nut7";2  
} ; o?hr>b  
p ZTrh&I]  
UWvVYdy7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]{\ttb%GX  
[A!w  
下面我们来剥离functor中的operator() ;ISnI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T TN!$?G3  
.Lna\Bv  
return l(t) op r(t) eOE*$pH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E6-*2U)k+  
return op l(t) 0zB[seyE  
return op l(t1, t2) , i5_4  
return l(t) op 5P-t{<]tx  
return l(t1, t2) op !EhKg)y=  
return l(t)[r(t)] q_h (D/g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d9M[]{  
uwSSrT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: h7UNmwj  
单目: return f(l(t), r(t)); =oq8SL?bJ*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); " L`)^  
双目: return f(l(t)); +wmG5!%$|  
return f(l(t1, t2)); ~! -JN}H m  
下面就是f的实现,以operator/为例 \toU zTT  
UgC65O2  
struct meta_divide 96(Mu% l  
  { 8'8`xu$  
template < typename T1, typename T2 > l\*9rs:!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]$[sfPKA  
  { SscB&{f  
  return t1 / t2; K%? g6j  
} - |g"q|  
} ; 5o dT\>Sn  
Ec@n<KK#  
这个工作可以让宏来做: o'!=x$Ky  
P.,U>m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6p)AQTh>  
template < typename T1, typename T2 > \ Q,&Li+u|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MxIa,M <  
以后可以直接用 Q S&B"7;g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Nhjq.&  
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 bItcF$#!!!  
(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。。。) VWvSt C  
LZRg%3.E  
{7OHEArv  
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 c0gVW~I1  
;mG*Rad  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `.W2t5 Y  
class unary_op : public Rettype 67II9\/  
  { + O.-o/  
    Left l; 2M-[x"\1/  
public : P9 <U+\z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 64zOEjra  
5*pzL0,Y  
template < typename T > AAevN3a#nI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vt|R)[,  
      { g 4[Vgmh J  
      return FuncType::execute(l(t)); U%nkPIFm  
    } <h7cQ  
,RV qYh(-|  
    template < typename T1, typename T2 > YB5"i9T2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g"evnp  
      { -)`_w^Ox  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lD/9:@q\V  
    } J +u}uN@  
} ; v _MQ]X  
esqmj#G  
Fz%;_%j  
同样还可以申明一个binary_op e"nm<&  
b|d-vnYE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uw}Rr7q  
class binary_op : public Rettype I+8n;I)]X  
  { FmL]|~  
    Left l; $v|W2k  
Right r; o8bdL<  
public : ^}_Ka//k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7MKX`S  
hzqJ!  
template < typename T > U#` e~d t<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mLX/xM/T?/  
      { hy5[ L`B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5I622d  
    } s<9g3Gh  
6l]X{A.  
    template < typename T1, typename T2 > AI-*5[w#A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2*|T)OA`m,  
      { k {*QU(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +WH\,E  
    } &]nx^C8V;  
} ; %;,fI'M  
hJb2y`,q  
z%82Vt!a5  
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 $.SBW=^V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \#{PV\x:Nn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *; Jb=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \CL8~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ANM#Kx+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ax;[Em?I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  ?Y(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,QY$:f<  
下面是修改过的unary_op +1ICX  
1qRquY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qb>41j9_t  
class unary_op *NmY]  
  { $C4~v  
Left l; UerbNz|  
  `^bP9X_a  
public : cm< #zu3~S  
8>&@"j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XcVN{6-z  
qO#3{kW  
template < typename T > B>,e HXW  
  struct result_1 cgg6E O(  
  { vrnvv?HPrR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _%w680b'  
} ; (%my:\>l  
i9;  
template < typename T1, typename T2 > x[(6V'  
  struct result_2 x'GB#svi  
  { !+GYu;_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T8XrmR&?PX  
} ; C= ~c`V5>r  
tn]nl!_@  
template < typename T1, typename T2 > U'fP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {q-&!l|  
  { ar 3L|MN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j#l=%H  
} t#k]K]  
z*\_+u~u  
template < typename T > 7o E0;'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !}(B=-  
  { 9`tK 9  
  return OpClass::execute(lt(t));  G 3Z"U  
} D)d]o&  
FlqGexY5  
} ; @!sK@&ow@%  
d54iZ`  
@(t3<g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug m{\ & k  
好啦,现在才真正完美了。 uzYB`H<  
现在在picker里面就可以这么添加了: VmS_(bM  
|7qt/z  
template < typename Right > iQ'*QbP'Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pRd.KY -<  
  { Qs6<(zaqkt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I652Fcj  
}  :Sq] |)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )GD7 rsC`<  
&d_^k.%y  
,"v&r(  
cU1o$NRx  
LP2~UVq  
十. bind [h/T IGE\  
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。 \TQZZ_Z  
先来分析一下一段例子 @-U\!Tf  
_D '(R  
l/.{F;3F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5 \mRH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uYh!04u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 02;jeZ#z  
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。 akj<*,  
我们来写个简单的。 a=z] tTs4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M(%H  
对于函数对象类的版本: e &6%  
TZn 15-O  
template < typename Func > %w`d  
struct functor_trait ;tOs A #  
  { ^_2c\mw_I  
typedef typename Func::result_type result_type; CMt<oT6.?  
} ; |xO*!NR  
对于无参数函数的版本: %yRXOt2(  
"Xq_N4  
template < typename Ret > Qb536RpcTY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E&M(QX5  
  { c;l!i-  
typedef Ret result_type; XiUq#84Q  
} ; MmF&jd-=  
对于单参数函数的版本: w#A)B<Y/"  
[!'+}  
template < typename Ret, typename V1 > AO#9XDEM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YpZB-9Krf  
  { 1"h"(dA  
typedef Ret result_type; Jw)JV~/0  
} ; =pH2V^<<#  
对于双参数函数的版本: DI C*{aBf  
-ng1RA>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mRk)5{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +QChD*  
  { #:K=zV\  
typedef Ret result_type; gabfb#  
} ; 8z=# 0+0  
等等。。。 _$~>O7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8mI(0m'  
0At0`Q#  
template < typename Func > @8d 3  
struct func_return c6h?b[]  
  { inut'@=G/  
template < typename T > vFPY|Vzh  
  struct result_1 9YzV48su#  
  { Ge^`f<f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H 4<"+7  
} ; @N*|w Kc+  
TnrBHaxbo4  
template < typename T1, typename T2 > HD j6E"  
  struct result_2 FI.te3i?7  
  { fBSa8D3}`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; at uqo3  
} ; 4~fYG|a  
} ; K<S3gb?0  
n`Q@<op  
K;F1'5+=D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .. `I <2  
GVY7`k"km  
template < typename Func, typename aPicker > Q,U0xGGz  
class binder_1 C}huU  
  { sf*4|P}  
Func fn; LrU8!r`a  
aPicker pk;  N' hT  
public : lY%I("2=  
x,B] J4  
template < typename T > 'uL4ezTtA  
  struct result_1 (x=$b(I  
  { 7KC>?F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RQVu~7d[  
} ; 3j7FG%\  
b8WtNVd  
template < typename T1, typename T2 > cu!%aM,/<-  
  struct result_2 <jh4P!\&j  
  { MN?aPpr>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uwwR$ (\7  
} ; [F-R*}&x  
=oAS(7o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `YhGd?uu$  
T#!>mL|9|  
template < typename T > ~\":o:qyc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )+ .=z  
  { yRXML\Ge  
  return fn(pk(t)); X%Ok ">  
} #g{R+#fm  
template < typename T1, typename T2 > Yy*=@qu>g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VD=H=Ju  
  { p-4$)w~6i  
  return fn(pk(t1, t2)); mixsJ}e  
} PTe L3L  
} ; *X0>Ru[  
|{9<%Ok4P  
Ss[[V(-  
一目了然不是么? ,i:?c  
最后实现bind !XPjRdq  
W[2]$TwT  
aOD h5  
template < typename Func, typename aPicker > pz%s_g'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Af3|l  
  { TgiZ % G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #U:|- a.>  
} !M^O\C)  
P6+ B!pY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nI:M!j5s`  
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。 5(>=};r+  
b RAD_  
十一. phoenix /,\V}`Lx"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x|O7}oj  
fyQOF ItM  
for_each(v.begin(), v.end(), Giyh( DL  
( {&5lZ<nu8A  
do_ m8sd2&4  
[ .}==p&(  
  cout << _1 <<   " , " Q'OtXs 80  
] EBy7wU`S  
.while_( -- _1), $1yy;IyR  
cout << var( " \n " ) &'uP?r9c$  
) '=dQ$fs  
); h;V 4|jM  
7FC!^)x1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,L ig6Z`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |ADf~-AY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8t!jo.g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^r~[ 3NT  
wf8{v  
:>FN|fz  
template < typename Cond, typename Actor > J(]|)?x2  
class do_while kL8rqv^  
  { 9c@M(U@Yh  
Cond cd; w;'XqpP$*|  
Actor act; ~?\U];l  
public : q?!HzZ  
template < typename T > uu6 JZp  
  struct result_1 |  0  
  { }UPC~kC+Z  
  typedef int result_type; t^01@ejM+  
} ; 3](hMk,}  
/.]u%;%r[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  2%@tnk|@  
ajSB3}PN  
template < typename T > M@[W"f Wq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6KddHyFz  
  { Ci`o;KVj  
  do DNGyEC  
    { O#)1 zD}  
  act(t); AjK5x@\  
  } Ohm{m^VD"  
  while (cd(t)); | 6{JINW  
  return   0 ; {H)7K.hQN  
} >7W)iwF  
} ; +>PsQ^^x  
$hm[x$$  
C.?^] Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t3)6R(JC  
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。 )Cy>'l*Og7  
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。 /a\i  
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。 jg]KE8(  
下面就是产生这个functor的类: h*Fv~j'p  
5zK,(cF0-  
6kAAdy}ck  
template < typename Actor > =@U5/J  
class do_while_actor OBWb0t5H?  
  { 'I,a 29  
Actor act; +La2-I  
public : ,`f]mv l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} in>+D|q c  
, >7PG2 a  
template < typename Cond > |]G%b[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <|r|s  
} ; cKTjQJ#  
Ta\F~$M  
u8c@q'_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }ny7LQ  
最后,是那个do_ #B\s'j[A"  
2"D4q(@  
-,y p?<  
class do_while_invoker ]Thke 4  
  { t4oD> =,92  
public : <tvLKx  
template < typename Actor > (.UU40:t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n.g-%4\q  
  { @&?(XY 'M%  
  return do_while_actor < Actor > (act); }uma<b  
} Y%;J/4dd  
} do_; .jJD$FC  
.57p4{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UF-&L:s[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v~ SM"ky#  
最后来说说怎么处理break和continue s4fO4.bnm  
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。 # scZP  
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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