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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B$7Cjv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t[AA=  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, j9-.bGtm?.  
]3Jb$Q@  
~(=5`9  
,|j\x  
  class filler v] m`rV8S[  
  { w$ ""])o,  
public : %_~1(Glz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JbN,K  
} ; &!FI!T -WH  
Os!x<r|r  
}1Q> A 5e  
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: "I@akM$x  
GgE 38~A4  
c4s,T"H  
OM`Ws5W}f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]O0u.=1k  
=Wz)(N  
Zv9%}%7p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0C6T>E7  
LKZv#b[h  
Qtt3;5m  
B3I0H6O  
二. 战前分析 Y^XZ.R  
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。 ^+kymZ  
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 G-#rWZ&  
$J0o%9K   
zhY]!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PtGFLM9R  
  /* --------------------------------------------- */ 4E$d"D5]>p  
vector < int *> vp( 10 ); }*vE/W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z@AN0?,`~o  
/* --------------------------------------------- */ BHU=TK@GR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |EY1$qItid  
/* --------------------------------------------- */ UlPGB2B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *q@3yB}  
  /* --------------------------------------------- */ >x ]{c b/m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cqcH1aSv  
/* --------------------------------------------- */ urQ<r{$x0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8:Dkf v  
<X?xr f  
<<-BQ l~  
MOm+t]vq1  
看了之后,我们可以思考一些问题: ViUx^e\  
1._1, _2是什么? .sb0|3&  
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。 *T.V5FB0S  
2._1 = 1是在做什么? FS*J8)  
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。 iEbW[sX[ 4  
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。 UgOhx- 8  
3~LNz8Z*  
Ml )<4@  
三. 动工 cmY `$=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wBEBj7(y  
8< J3Xe  
HaRx(p0  
OUN"'p%%  
template < typename T > (R9"0WeF  
class assignment q77Iq0VR  
  { 9j5B(_J^  
T value; :j`XU  
public : M" $g*j  
assignment( const T & v) : value(v) {} (Sj<>xgd  
template < typename T2 > x6vkd%fCj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %~0]o@LW7  
} ; ;)ERxMun  
9QeBz`lm)  
BU|m{YZ$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 INRRA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r>rL[`p(2  
zv^+8h7k  
46H@z=5  
W~s:SN  
  class holder ZR8y9mx2"  
  { "po;[ Ia2  
public : %PPkT]~\  
template < typename T > x@|10GC#:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +u lxCm_lV  
  { F'ez{ B\AX  
  return assignment < T > (t); P7 5@Yu(  
} tn|H~iF{  
} ; CU/Id`"tW  
eGWwPSIp  
s1X?]A  
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: hz h3p[  
59V8cO+qH  
  static holder _1; X#X/P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hl8oE5MU  
1b@]^Ue  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q{!ft9|K\d  
而不用手动写一个函数对象。 FQ/z,it_i  
i3>_E <"9  
(T.j3@Ko  
}G"bD8+  
四. 问题分析 C~M,N|m+^  
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。 _znpzr9H  
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。 yx7y3TSq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Yv[<c!\   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LfvRH?<W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i1Y<[s  
>Hd!o"I  
五. 问题1:一致性 `mquGk|)  
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?| 7&Ie3[Rm_3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C`8.8  
$wk(4W8E  
struct holder (7X^z&2  
  { IYhn*  
  // +t(Gt0+  
  template < typename T > "_\77cqpTh  
T &   operator ()( const T & r) const 3+! G9T!  
  { &B$%|~Y5  
  return (T & )r; LE g#W  
} e )]  
} ; \M*c3\&~,e  
:=K+~?  
这样的话assignment也必须相应改动: 5+/XO>P1m|  
=3GgfU5k  
template < typename Left, typename Right > yz%o?%@  
class assignment bFJ>+ {#  
  { l^__oam  
Left l; x, 'KI?TyQ  
Right r; M[0NB2`Wp  
public : xBE}/F$ 45  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %'Z`425a  
template < typename T2 > ZD4:'m`T/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~{t<g;F  
} ; !" @<!  
c(s: f@ 1  
同时,holder的operator=也需要改动: i8=+ <d  
0fN; L;v  
template < typename T > $/Llzpvny  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z3-=TN  
  { )1!0'j99.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); caL \ d  
} 4?c0rC<  
a@C}0IP)  
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。 v `;Hd8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bMqFrG  
|Pv)&'B"  
return l(rhs) = r; g2YE^EKU~  
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。 HgTBON(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9x#T j/5%  
X:QRy9]  
template < typename Tp > <ti,Wn.  
class constant_t 7 LiyA<  
  { <9S5  
  const Tp t; $?DEO[p.  
public : j/1 f|x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =Nr?F '<  
template < typename T > 12l1u[TlS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D@m3bsMwe  
  { &pH XSU  
  return t; sRC?l_n;  
} 5 axt\  
} ; VwT&A9&{8  
9T<k|b[6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _TbvQ Y  
下面就可以修改holder的operator=了 RP9~n)h~b  
}-p-(  
template < typename T > gj4ONmY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'wo}1^V  
  { Sd\oL*lN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )!'7!" $  
} 3o#K8EL  
fbJa$  
同时也要修改assignment的operator() %Ybr5$_  
!#S"[q  
template < typename T2 > :#=B wdC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VYQ]?XF3i  
现在代码看起来就很一致了。 -#r=  
QM{B(zH  
六. 问题2:链式操作 wif1|!aL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A%~t[ H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1|$J>  
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。 fH% C&xj'&  
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。 B8>@q!G8P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kn}Y7B{  
d,o|>e$  
template < typename T > 22`e7  
struct result_1 6dYa07  
  { :e\M~n+y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5[P^O6'  
} ; jgBJs^JgYG  
a4",BDx  
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: Bd[H@oKru  
|pE ~  
template < typename T > 7Kt i&T  
struct   ref q0@b d2}  
  { 8x9;3{R   
typedef T & reference; e?;  
} ; UFeQ%oRa8  
template < typename T > ^%qQ)>I=j  
struct   ref < T &> %/R[cj 8  
  { P,k=u$  
typedef T & reference; 7+rroCr"  
} ; cd4HbSp  
4!Lj\.!$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \3 O1o#=(  
LqS_%6^  
template < typename T > Q>uJ:[x+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q1x=@lXR  
  { T!>sL=uf  
  return l(t) = r(t); <M\#7.](  
} y>ePCDR3  
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。 >FL%H=]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v5*JBW+c*  
svMu85z  
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 u`u{\ xN9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P#AS")Sj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YH&0Vy#c$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \sS0@gnDI  
最后的布局是: l)Mi?B~N  
                Add ](z*t+">  
              /   \ Om2w+yU  
            Divide   5 ~P"o_b6,k  
            /   \ H )Ze{N  
          _1     3 u3IhB8'  
似乎一切都解决了?不。 {Bb:\N8X  
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。 (ZQ?1Qxo  
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。 |^OK@KdL1  
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: Gl9 ,!"A  
c+:^0&l  
template < typename Right > xU |8.,@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p-,Bq!aG$  
Right & rt) const 'v5q/l  
  { o>HGfr,N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k!d<2Qp W  
} 5)ooE   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FPu$Nd&\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1?,C d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '-P+|bZW4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FDuIm,NI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 W4)bEWO+q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? EEiWIf&S,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X5+$:jq&  
k{cPiY^  
template < class Action > e /L([  
class picker : public Action ,?wxW  
  { Y.% Vvg4z3  
public : \og2\Oh&gH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .>Fpk7  
  // all the operator overloaded Px gul7  
} ; ;&MnPFmq  
-:Bgp*S  
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。 As j<u!L  
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: $}=r 45e0K  
o+Q2lO5  
template < typename Right > JI /iq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Bq tN=  
  { {"db1Gbfg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n/YnISt  
} 7yOBxb   
6sT( t8[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @?& i   
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。 :bXTV?#0  
h7AO5"6  
template < typename T >   struct picker_maker o8S P#ET"n  
  { (iht LFp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Ggn2 X  
} ; Mo4c8wp&SM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $9Gra#  
  { x!u6LDq0  
typedef picker < T > result; F1p|^hYDW  
} ; vgi`.hk  
)))AxgM  
下面总的结构就有了: "tu*(>'~5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X n Rm9%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }d@;]cps  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *p|->p6,u  
至此链式操作完美实现。 ajX] ui  
,I:[-|Q  
?F~0\T,7  
七. 问题3 61*b|.sl'#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JvS ~.g1  
wV,=hMTd&\  
template < typename T1, typename T2 > 'Y]<1M>.g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?i}wm`  
  { ACF_;4%&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yx](3w ID  
} ]NKz5[9D  
{'#7b# DB>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l !ZzJ&  
M`xI N~  
template < typename T1, typename T2 > +y][s{A  
struct result_2 ozA%u,\7k  
  { !ED,'d%J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Y#TWt#  
} ; ;}k_  
am/D$ (l1  
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? m3|l-[!OA"  
这个差事就留给了holder自己。 B9'2$s+Z;  
    ZT+{8,  
DXK\3vf Ot  
template < int Order > &+/$~@OK  
class holder; 2-^ ['R  
template <> P5'VLnE R{  
class holder < 1 > Qd}h:U^  
  { xww\L &y  
public : :kXxxS  
template < typename T > w# ;t$qz}  
  struct result_1 =HMuAUa.  
  { OO;I^`Yn  
  typedef T & result; *k0;R[IAV  
} ; Nl{on"il  
template < typename T1, typename T2 > <O{G&  
  struct result_2 > Qh#pn*  
  { 8,:lw3x1  
  typedef T1 & result; t_qX7P8+'  
} ; UBx0Z0Y  
template < typename T > `Vh&XH\S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v&`n}lS  
  { Y }8HJTMB  
  return (T & )r; 4 rD&Lg'  
} Y7`Dx'x  
template < typename T1, typename T2 > b=:%*gq,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z FIgKWZ'  
  { = Ru q  
  return (T1 & )r1; -i4hJC!3  
} Ev&aD  
} ; +b{tk=Q:  
l{. XhB  
template <> fjS#  
class holder < 2 > 'WwD$e0=  
  { X&,a=#C^  
public : ;AT~?o`n  
template < typename T > L(BL_  
  struct result_1 S?Uvt?  
  { 2O`s'&.h  
  typedef T & result; dj3E20Ws  
} ; WQHlf 0]  
template < typename T1, typename T2 > 9RY}m7  
  struct result_2 |LE*R@|3$  
  { @oFuX.  
  typedef T2 & result; aMyf|l.  
} ; =`wnng5m  
template < typename T > o [nr)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G3t\2E9S  
  { MG$Df$R  
  return (T & )r; >orDw3xC  
} ( z.\,M  
template < typename T1, typename T2 > n^rzl6dy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +Z/aG k;  
  { q7zHT=@$  
  return (T2 & )r2; RZI4N4o  
} A<cnIUW  
} ; g=kuM  
['@R]Si"!  
IaRq6=[  
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> >。 ],Y+|uX->  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2@pEuB3$?!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *iujJ i  
19^B610  
return l(i, j) = r(i, j); 1.q a//'RW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :JG2xtn  
%2rUJaOgy$  
  return ( int & )i; mV'^4by  
  return ( int & )j; \oAxmvt  
最后执行i = j; (J\Qo9Il  
可见,参数被正确的选择了。 *Duxabo?  
m-}6DN  
A*+KlhT  
O.wk*m!9  
^+Stvj:N  
八. 中期总结 F5/,H:K\  
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: ,2^zX]dgM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OwG:+T_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~b SjZ1`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9y5nG  
/N\[ C"8  
~JxAo\2i  
='GY:.N  
. g95E<bd  
_;`g*Kx  
九. 简化 >PK\bLEo  
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。 zrCQEQq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wU bLw  
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: gIaPS0Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RF.8zea{O`  
  +-*/&|^等 tz"zQC$  
2. 返回引用。 <bxp/#6D  
  =,各种复合赋值等 5K %  
3. 返回固定类型。 Dh{sVRA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jCv%[H7  
4. 原样返回。 '9#h^.  
  operator, k=qb YGK  
5. 返回解引用的类型。 V61.UEN  
  operator*(单目) 7Yd]#K{$  
6. 返回地址。 gay6dj^  
  operator&(单目) [P?.( *  
7. 下表访问返回类型。 6N.+  
  operator[] !^<%RT9@|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dk4|*l-  
  operator<<和operator>>  [EU \-  
![#>{Q4i  
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。 b(.,Ex]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B\} B H  
U:o(%dk  
template < typename Left > F),wj8#~>-  
struct value_return bp?4)C*R  
  { .kkrU  
template < typename T > Jv9yy~  
  struct result_1 i VIpe  
  { X6g{qzHg_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^-i<TJ  
} ; H]/!J]  
*yxn*B_xZ  
template < typename T1, typename T2 > my^2}>wi  
  struct result_2 G*lkVQ6?  
  { <X,0\U!lL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I>L@ P`d  
} ; J|A:C[7 2  
} ; /}=Bi-  
nY[]k p@  
f~NGIlgR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v{dvB:KP5X  
/Sag_[i  
下面我们来剥离functor中的operator() &=d0'3k>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y]R;>E5o|  
Hkck=@>8H*  
return l(t) op r(t) [C"[#7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2'6:fr=R  
return op l(t) Y uo  
return op l(t1, t2) U1wsCH3+n  
return l(t) op ~Uz1()ftz  
return l(t1, t2) op _;1H2o2f  
return l(t)[r(t)] xEfz AJ5&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T@ecWRro  
c<gvUVHIxR  
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: ]VU a $$  
单目: return f(l(t), r(t)); Fl'+ C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |tkhsQ-;  
双目: return f(l(t)); >(aGk{e1  
return f(l(t1, t2)); hD5G\TR.  
下面就是f的实现,以operator/为例 lrXi *u]  
C/{tvY /o  
struct meta_divide CQ+WBTiC  
  { {IlX@qWr  
template < typename T1, typename T2 > '[nH] N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =U_WrY<F  
  { ~A5MzrvIO2  
  return t1 / t2; U[Pll~m2b  
} !}gC0dJ  
} ; ?xbPdG":R  
i!!1^DMrw  
这个工作可以让宏来做: [aK7v{Wu  
;P{HePs=)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BrQXSN$i  
template < typename T1, typename T2 > \ /5y*ZIq]e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IC6}s  
以后可以直接用 V>`xTQG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N<\U$\i  
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 z&6TdwhV  
(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。。。) ?1z." &  
 3O:gZRxK  
DhL]\ 4  
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 5+gSpg]i  
G:]w UC\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1Ue;hu'q:  
class unary_op : public Rettype L(yR"A{FsE  
  { ]y:ez8RFPU  
    Left l; V _&>0P{q  
public : h7( R/Rf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MMpGI^x!-X  
Kug_0+gI  
template < typename T > @@,l0/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #N=!O/Y  
      { XL/?v" /  
      return FuncType::execute(l(t)); ="$9 <wt  
    } *)V1Sd#m  
Hvn{aLa.  
    template < typename T1, typename T2 > nQ0g,'o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w+P?JR!)+  
      { =+T$1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bN6FhKg|  
    } s/,wyxKd  
} ; qjsS2,wM  
qeK_w '  
a)+;<GZ~  
同样还可以申明一个binary_op z*cC2+R}=  
?F@0"qi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u;fD4CA  
class binary_op : public Rettype jXBAo  
  { Ylc[ghx  
    Left l; { XN"L3A  
Right r; ohFUy}y  
public : TwlrncK*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $nB4Ie!WcR  
0]C~CvO  
template < typename T > Jl-Lz03YG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fZqMznF  
      { l .8@F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'WEypz  
    } u? a*bW  
e12.suv  
    template < typename T1, typename T2 > ,\ y)k}0lH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <q V<dK&W  
      { |U*wMYC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `u%`N j  
    } oT5 N_\  
} ; j4v.8;  
tpJe1J<  
fdIO'L_  
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 2|xNT9RW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gpBpG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W}<'Y@[ ,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "r6DZi(^K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1m*fkM#  
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。。。 ;VY0DAp{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "~y@rqIba  
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) F;Q8^C0e*c  
下面是修改过的unary_op (Kl96G<Wej  
-r%3"C=m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Nr\[|||%  
class unary_op kY8aK8M  
  { vf=b5s(7Q  
Left l; 1l$c*STK  
  -!OFt}  
public : ).[Mnt/Ft  
d4Y8q1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Z:<?_p%7g  
n>d@}hyv  
template < typename T > wAC*D=Qj  
  struct result_1 6I0G.N  
  { | |=q"h3(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; otQulL)T/  
} ;  `Pa)H  
3<ikMUq&  
template < typename T1, typename T2 > {H FF|Dx  
  struct result_2 oxN~(H)/ #  
  { N"X;aVFs_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ W3\P=  
} ; ku=o$I8K  
BU-m\Kf)  
template < typename T1, typename T2 > 5l"/lGw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zJE$sB.f  
  { l+e L:C!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a2l\B~n  
} 1'q llkT  
1Ner1EKGp  
template < typename T >  >'>onAIL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RcQo1  
  { q.s2x0  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y|eB;Dm1q  
} [yzDa:%  
GfEg][f  
} ; Rj&V~or  
W2CCLq1(  
O>Y Xvu  
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 %nU8 Ca  
好啦,现在才真正完美了。 'Xl[ y  
现在在picker里面就可以这么添加了: K!|%mI8gk  
?.&]4z([  
template < typename Right > DOi\DJV!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w Phs1rL  
  { K OZHz`1!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j7&57'  
} Ey5E1$w%&  
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。 f0S&_gt  
iHKWz)0  
SiN22k+  
gwvy$H   
%G~ f>  
十. bind `4 Jlf!  
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。 zD>:Kj5  
先来分析一下一段例子 7O3\  
\}O'?)(1  
?S9!;x<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [cSoo+Mlx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tvH{[e$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F-MN%WD~  
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。 6qsT/  
我们来写个简单的。 F1skI _!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OidF{I*O  
对于函数对象类的版本: K1S)S8.EZ8  
<mE)& 7C  
template < typename Func > ;x.xj/7  
struct functor_trait %M+ID['K9/  
  { a8K"Z-LlQ  
typedef typename Func::result_type result_type; V#!ftu#c?  
} ; GT|=Kx$;  
对于无参数函数的版本: KF' $D:\  
S^}@X?v  
template < typename Ret > mz\d>0F U.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cwK 6$Ax  
  { &r \pQ};  
typedef Ret result_type; p#:.,;  
} ; \M4/?<g  
对于单参数函数的版本: =i jGB~  
]ee%=+'  
template < typename Ret, typename V1 > q5il9*)d (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T7eo_Mn  
  { o g.LD7&/  
typedef Ret result_type; vJg|}]h>L  
} ; SOo/~ giz|  
对于双参数函数的版本: S?.2V@Ic  
{5}UP@h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wTBp=)1)f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q=8I0E&q  
  { zItf>j7|Z  
typedef Ret result_type; y"= j[.  
} ; so h3 d  
等等。。。 E7E>w#T5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bor_Kib  
;5tSXgGw7  
template < typename Func > |1`|E- S=  
struct func_return e-Z+)4fH  
  { JwR]!  
template < typename T > lUXxpv1m  
  struct result_1 6AgevyVG  
  { 0tVZvXgTu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (I~-mzu\  
} ; gf6<`+/  
:4|W;Lkd!  
template < typename T1, typename T2 > mq@2zE`.(  
  struct result_2 < \]o#w*:  
  { 7_>No*[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E )D*~2o/  
} ; mx  s=<  
} ; FVkb9(WW  
\`?l6'!  
l v]TE"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .L'>1H]B  
OgjSyzc  
template < typename Func, typename aPicker > (Nd5VuI  
class binder_1 |<&9_Aq_  
  { Q:$<`K4)  
Func fn; 3A2X1V"  
aPicker pk; [pf78  
public : Y85M$]e,  
-AcLh0pc  
template < typename T > j!9p#JK#u  
  struct result_1 E/@w6uIK[  
  { _SM5x,Zd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ikf6Y$nWfF  
} ; uNe5Mv|}  
3# G;uWN-  
template < typename T1, typename T2 > ,Z*Fo: q  
  struct result_2 8/X#thG  
  { Y3G$(+i8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v5U\E`)s  
} ; Ld>y Fb(`  
! 9B| `  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q6'3-@%  
in_~,fd  
template < typename T > ](yw2c;m e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9db1:  
  { @D_=M tF<  
  return fn(pk(t)); M^I*;{w6i  
} [|PVq#(  
template < typename T1, typename T2 > ,@"Z!?e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ')%Kv`hz  
  { ^LgaMmz  
  return fn(pk(t1, t2)); 1'tagv?  
} "5*n(S{ks  
} ; 6B 4Sd  
|r*btyOJk  
0MDdcjqw  
一目了然不是么? S'~Zlv 3`  
最后实现bind AA&398F  
jT/SZ|S  
Erz{{kf]1V  
template < typename Func, typename aPicker > cn1CM'Ru  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gIv :<EJ9  
  { uJVu:E.#1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  hM   
} |}zvCD  
6kH47Yc?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -'& 4No  
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。 $r%m<Uc;}O  
:<Z*WoEmt  
十一. phoenix MIo5Y`T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1;E[Ml  
JJJlgr]#  
for_each(v.begin(), v.end(), BEM_y:#  
( ldcYw@KQ  
do_ .-[uQtyWW  
[ c`~aiC`l  
  cout << _1 <<   " , " R:S Fj!W1  
] G4g <PFx  
.while_( -- _1), LQ4GQ qS*  
cout << var( " \n " ) v w$VR PW  
) V&4)B &W  
); Gs$<r~Tg  
.Lz\/ OS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cF{5[?wS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;8m_[gfw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pQr `$:ga  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (9q61z A  
0KqGJ :Ru  
`[\*1GpAo  
template < typename Cond, typename Actor > b}'XDw   
class do_while w :2@@)pr  
  { oj*5m+:>a  
Cond cd; wWm 1G)  
Actor act; ^SnGcr|a'  
public : =1 g  
template < typename T > n,sl|hv2U  
  struct result_1 =KJK'1m9  
  { Wj2]1A  
  typedef int result_type; lVY`^pw?  
} ; a>A29*q  
Y%!3/3T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RE/'E?G  
c/.U<  
template < typename T > D%k%kg0,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m@o/W  
  { [.;$6C/?  
  do "o&_tB;O  
    { +^$FA4<~  
  act(t); /NFv?~</k  
  } QCkPua9  
  while (cd(t)); J$6tCFD  
  return   0 ; tWL3F?wd  
} LY}%|w  
} ; v3 4!rL  
}.O,P'k  
/h'V1zL#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2= FGZa*.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B$A`-  
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。 [*zB vj}G  
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。 0/?V _  
下面就是产生这个functor的类: YCod\}3  
u'cM}y&  
^n#6CW*n  
template < typename Actor > ]S+NH[g+  
class do_while_actor M@@l>"g@  
  { B6&PYMFK?*  
Actor act; >#).3  
public : IB#L5yN r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GkqKIs  
u50 o1^<X  
template < typename Cond > ` MIZqHM @  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R}lS@w1  
} ; xab1`~%K  
l;^Id#N  
{HPKp&kl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @ht= (Jk9  
最后,是那个do_ Gs]m; "o|  
|fX @o0H  
71`)@y,Z,  
class do_while_invoker ``?] 13XjK  
  { M qq/k J  
public : rhU]b $A  
template < typename Actor > v|Y:'5`V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y?G9d6]Lk6  
  { Dizc#!IGU  
  return do_while_actor < Actor > (act); /c 3A>  
} #(6^1S%  
} do_; 2LS03 27  
$g? ]9}p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J8Bz|.@Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h:{rjXK  
最后来说说怎么处理break和continue Tjba @^T  
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。 i?" ~g!A  
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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