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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )$g /PQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KPqI(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Im#$iPIvT  
4 l(o{{  
Ip-jqN J~  
}H.vH  
  class filler cv1L!Ce,  
  { w;_=$L'H&G  
public : 7NEn+OI4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}   {`  
} ; Inoou 'jX  
+y(h/NcQ  
e /Y+S;a  
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: x{5*%}lX8  
i i Y[  
Yw `VL)v(y  
$sJfxh r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?K#$81;[  
w5\)di  
>fQN"(tf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fXj  
{}e IpK,+  
WKML#U]5T  
-]%@,L^@  
二. 战前分析 e)7r  
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。 #YdU,y=B  
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 .m51/X&*n  
(#lS?+w)  
$!w%=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (%, '  
  /* --------------------------------------------- */ @su,w,xLS  
vector < int *> vp( 10 ); v2R:=d ')>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6 [E"  
/* --------------------------------------------- */ rK wkj)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PN=yf@<V3F  
/* --------------------------------------------- */ :f:C*mYvu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k=}hY+/=  
  /* --------------------------------------------- */ *^()el,d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]ghPbS@  
/* --------------------------------------------- */ ^lj>v}4fkW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ .-'pdz%  
0jH2. d=  
+ >j_[O5Y  
g=Jfp$*[  
看了之后,我们可以思考一些问题: Vo()J4L  
1._1, _2是什么? g.Q ?Z{  
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。 |1R @Jz`  
2._1 = 1是在做什么? > { Q2S  
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。 g> f394j  
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。 $-73}[UA 4  
`PfC:L  
]vMft?  
三. 动工 S0cO00_ob  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hrK^oa_[W  
we3t,?`rk7  
Vv]mME@  
|n;7fqK  
template < typename T > 4<|]k?@  
class assignment "^`AS"z'  
  { m{|n.b  
T value; !v=ha%w{  
public : &/p 9+gd  
assignment( const T & v) : value(v) {} PR0]:t)E  
template < typename T2 > /<~IKVz\&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t*#T~3p  
} ; J5wq}<8  
Zh*I0m   
w'C(? ?mH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FU zY&@Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment = 4L.  
e!#:h4I  
wuCODz@~  
t [f]  
  class holder #"l=Lv  
  { %|Vq"MW,I  
public : :s\s3#?  
template < typename T > +}]xuYzo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V! p;ME  
  { R4?/7  
  return assignment < T > (t); ja2LXM  
} .vg;K@{  
} ; oVdmgmT.Y  
<>cajQ@  
G6FknYj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DwPl,@T_i\  
qmhHHFjQ  
  static holder _1; Em;zi.Y+V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .3#Tw'% G  
iM-@?!WF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /OEj]DNY  
而不用手动写一个函数对象。 >U z3F7nHi  
X(~NpLR  
/KkUCq2A  
A#}IbcZ|b  
四. 问题分析 'a}pWkLB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U<$|ET'  
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。 mSs%gL]g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^+88z>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $P$OWp?b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B4%W,F:@  
\RJ428sxn  
五. 问题1:一致性 N]3XDd|q  
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?| /n_N`VJ7H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HjrCX>v  
!U@[lBW  
struct holder K=V)"v5o3  
  { )9s[-W,e  
  // CAk.2C/  
  template < typename T > +NQw ^!0qy  
T &   operator ()( const T & r) const z?7pn}-  
  { ebf0;1!  
  return (T & )r; qbjRw!2?w  
} C 7v 8  
} ; : 7'anj  
\O[Cae:^?  
这样的话assignment也必须相应改动: n,`&f~tap  
` 6PdMvF  
template < typename Left, typename Right > w;XXjT  
class assignment ffdyDUzQ  
  { z' @F@k6  
Left l; ~e|~c<!z8@  
Right r; |#k1a:  
public : <Fi/!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  1r$q $\  
template < typename T2 > W<t,Ivg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DF<_Ns!  
} ; YkTEAI|i  
l&zd7BM9(  
同时,holder的operator=也需要改动: a4?:suX$  
P:=3;d{v  
template < typename T > ,{$:Q}`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7P=j2;7 v  
  { qvCl mZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s {!F@^a  
} RDZl@ps8  
koFY7;_<?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 k@^)>J^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LbnR=B!  
;L|%H/SH  
return l(rhs) = r; 13Q|p,^R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^$VOC>>9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wJip{  
{{j?3O//  
template < typename Tp > Wcbb3N$+  
class constant_t +PjH2  
  { vV8}>  
  const Tp t; 7^=O^!sa  
public : 0EOpK%{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bPWIf*3#  
template < typename T > |+%K89W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0]&~ddL  
  { $w{#o E  
  return t; v*kTTaU&  
} 0GEK xV\F  
} ; F]x o*  
'6WaG hvO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .7" f~%&oP  
下面就可以修改holder的operator=了 (h%!Kun  
T0i_X(_  
template < typename T > ]oj 2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :Fm)<VN"  
  { L9(fa+$+#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ga"t4[=I  
} p3&w/K{L6w  
G}d@^9FkE  
同时也要修改assignment的operator() r\Zz=~![<  
;kY'DKL(  
template < typename T2 > !>+YEZ"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b k 30d  
现在代码看起来就很一致了。 Z3)1!|#Q  
Zj%l (OVq  
六. 问题2:链式操作 6s@'z<Ct  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GHfsq|*j,Z  
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。 [;%qxAB/_  
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。 h5>JBLawQP  
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。 7YrX3Hx 8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 46Vx)xX  
YQLp#  
template < typename T > (=,p"3^  
struct result_1 l-g+E{ZM  
  { I8rtta  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "aHA6zTB  
} ; 4fgA3%  
'7 SFa]tH  
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: a~jM^b;VN  
G<U MZg  
template < typename T > 6x7pqH M  
struct   ref  1)U%p  
  { rfku]A$  
typedef T & reference; ?*){%eE  
} ; dX?8@uzu  
template < typename T > Q)#+S(TG  
struct   ref < T &> lku}I4  
  {  `C9/=  
typedef T & reference; eJlTCXeZ|  
} ; 3!ZndW SHV  
A@^Y2:pY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d#'aTmu!  
-AWL :<  
template < typename T > i{vM NI{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M:YtW5{  
  { BxVo>r  
  return l(t) = r(t); 0rP`BK|  
} bS[;d5  
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。 PRa #; Wb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B@U;[cO&  
>,wm-4&E  
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 nO.RB#I$F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d2Pqi* K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ( E;!.=%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~H`~&?  
最后的布局是: 3Uw}!>`%  
                Add b\& |030+  
              /   \ ?VaWOwWI  
            Divide   5 lky{<jZ%  
            /   \ K =nW|^  
          _1     3 m WN9/+!  
似乎一切都解决了?不。 4EQ-48h17  
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。 .sCi9d WR  
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。 V/"P};n  
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: ancs  
]n _OQ)VO  
template < typename Right > OFH!z{*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?Zu2=<DU  
Right & rt) const 0Rgo#`7l  
  { ='"DUQH|*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b}s)3=X@q  
} g?-HAk6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V}_M\Y^^;  
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。 \-i5b  
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。 vy&q7EX<i  
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。 x=]PE}<E  
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。 2?J[D7  
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? T-S6`^_L  
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: anxZ|DE  
 #4?Z|_j3  
template < class Action > RHe'L36W  
class picker : public Action !A@Ft}FB  
  { &ZmWR  
public : OcWy#,uC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t{A/Lq9AM  
  // all the operator overloaded D}YAu,<K  
} ; Ni bOtIZ  
, z8<[Q-#  
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。 vK@t=d  
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: L!2BE[~  
+OM`c7M:  
template < typename Right > EdgcdSb7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lyZ[t PS  
  { ! 3&_#VO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); afE`GG-  
} >Z-f</v03  
p)'.swpJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y367Jr@^N  
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。 EkWipF(  
Wg\`!T  
template < typename T >   struct picker_maker &\[3m^L  
  { =XbOY[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PH$fDbC8  
} ; $d:>(_p=A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3"9'MDKH  
  { GP|G[  
typedef picker < T > result; ur*@TIvD  
} ; (`nn\)  
35>VCjCw0  
下面总的结构就有了: Ro1b (+H  
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。 dG {D2~#  
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。 9#C hn~ \  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e(t,~(  
至此链式操作完美实现。 ~ 8hAmM  
o'uv5asdb  
<Vu/6"DP  
七. 问题3 {Ftz4y)6  
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。 #A&(b}#:o  
02|f@bP.  
template < typename T1, typename T2 > Gn+3OI"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $mS] K!\  
  { 39j "z8 n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |gl~wG1@  
} KaRdO  
)+!~xL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /<J&ZoeJB  
qhNY<  
template < typename T1, typename T2 > S4qj}`$ Yv  
struct result_2 F% <hng%k  
  { $]H^?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hjho!np  
} ; y}TiN!M  
{i}z|'!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R[ 'k&jyi  
这个差事就留给了holder自己。 g8I=s7cnb  
    y:\ ^[y IQ  
zQ[g*  
template < int Order > )qi/>GR,  
class holder; *&i SW~s  
template <> [5KzawV  
class holder < 1 > HkH!B.H]  
  { y]z^e\qc)  
public : WGG Va  
template < typename T > mn5"kYy?  
  struct result_1 M@LI(;  
  { !kzC1U  
  typedef T & result; 7.G1Q]6/  
} ; z?a<&`W  
template < typename T1, typename T2 > 0H|U9  
  struct result_2 ve#*qz Y  
  { lP9XqQ(  
  typedef T1 & result; iymOq9  
} ; JjH#,@'.  
template < typename T > {u/G!{N$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z @:5vo  
  { v7;zce/~  
  return (T & )r; ,}9G|$  
} *)PCPYB^  
template < typename T1, typename T2 > (6Ssk4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8(GH.)I+0  
  { Mo4#UV  
  return (T1 & )r1; <ZF,3~v?  
} F0 cde  
} ; UIpW#t  
je9eJUKE  
template <> q?Jd.r5*  
class holder < 2 > uyd y[n\  
  { bo;;\>k  
public : Cd>GY  
template < typename T > x2 s%qZ#  
  struct result_1 1-HL#y*7$  
  { 2<Vw :+,  
  typedef T & result; ;B8 #Nf  
} ; >lD*:#o  
template < typename T1, typename T2 > )kMA_\$,  
  struct result_2 "K.XoG4|  
  { N k~Xz  
  typedef T2 & result; $Vu %4kq  
} ; ]e*Zx;6oi  
template < typename T > 81O\BO.T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u!&w"t61Nd  
  { bu;3Ib3\  
  return (T & )r; XDtr{r6z  
} d+ LEi^  
template < typename T1, typename T2 > :'\4%D=w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w&A &BE^O/  
  { Pc= S^}+  
  return (T2 & )r2; UKIDFDn6_  
} cBgdBPDa  
} ; zjyj,jP  
8{mQmG4  
h)O<bI8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L&C<-BA/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nG0Uv%?{pj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c&A;0**K,  
--ED]S 8  
return l(i, j) = r(i, j); ?dWfupO{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2r3]DrpJ  
] D(laqS;"  
  return ( int & )i; ?DN4j!/$  
  return ( int & )j; e ]@Ex  
最后执行i = j; (}$~)f#s  
可见,参数被正确的选择了。 6mawcK:7  
<tT*.nM\  
-3YsrcJi  
|sM#nhxK  
amPC C  
八. 中期总结 Hk65c0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c*O{?b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c1v,5c6d j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1|_8+)i;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kR C0iTV'I  
n+5X*~D  
Ol;}+?[Q  
ZI<p%IQ   
W*'gqwM&  
Jk$XL<t  
九. 简化 =:fFu,+{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  T?!&a0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O2W EA  
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: ?[[K6v}q{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =r<0l=  
  +-*/&|^等 \\j98(i  
2. 返回引用。 8QFn/&Ql$B  
  =,各种复合赋值等 i.4L;(cg  
3. 返回固定类型。 @$5!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :+1S+w  
4. 原样返回。 RETq S  
  operator, C:$12{I?*  
5. 返回解引用的类型。 QK+s}ny  
  operator*(单目) MoKGnb  
6. 返回地址。 G4!$48  
  operator&(单目) 8"C;I=]8  
7. 下表访问返回类型。 Jm%hb ,  
  operator[] ^1&xt(G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8}Pd- .se  
  operator<<和operator>> $,vZX u|Qw  
{H$F!}a  
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。 !fFmQ\|)4S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "}uPz4  
91oIxW  
template < typename Left > V^qZ~US  
struct value_return Vt_NvPB`  
  { F8q&v"  
template < typename T > O*af`J{  
  struct result_1 # ;,b4O7@  
  { _IAvFJI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S9sFC!s1g  
} ; R5QSf+/T4  
l8n}&zX  
template < typename T1, typename T2 > Z%*_kk  
  struct result_2 }2sc|K^  
  { 8aCa(Xu(H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y{Wtm7fnA  
} ; #S[:Q.0 ;  
} ; 1goK>=-^  
J~Gq#C^e  
Ji7%=_@'-#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WMB~? EDhv  
JwzA'[tM  
下面我们来剥离functor中的operator() w%,Iy, G@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 05 ".;(  
(7nWv43  
return l(t) op r(t) &A=q_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H79|%@F"  
return op l(t) =1o_:VOG  
return op l(t1, t2) )t G`a ;  
return l(t) op =,D3e+P'  
return l(t1, t2) op jWb;Xk4  
return l(t)[r(t)] q9- =>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )Cuc ]>SC  
j)Z3m @Ii5  
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: f1Ruaz-  
单目: return f(l(t), r(t)); oB27Y&nO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H<dOh5MFh  
双目: return f(l(t)); YaTJKgi"0  
return f(l(t1, t2)); KZn\ iwj  
下面就是f的实现,以operator/为例 L+@RK6dq  
M9MfO*  
struct meta_divide u</21fz'  
  { ~ifo7,  
template < typename T1, typename T2 > UzVnC:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P,Fs7  
  { Aa* UV6(v  
  return t1 / t2; imdfin?=   
} RdlcJxM  
} ; EEQW$W1@  
/}?"O~5M"  
这个工作可以让宏来做: R1'bB"$  
]}/LNO*L"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;o;P2}zD  
template < typename T1, typename T2 > \ "}PaMR]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D_,}lsrb  
以后可以直接用 -#v1b>ScY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =@b/Gl  
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 >^%]F[Wo  
(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。。。) `.+_}.m  
d$<HMs:o@  
#RoGyrLo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rlYAy5&  
Q4 Mp[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C=}YKsi|R|  
class unary_op : public Rettype :)+|q  
  { ^9eJ)12pK  
    Left l; CuPZ0  
public : 9;u$a^R.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )*N]Q  
oB8u[ !  
template < typename T > i Xtar;%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B8z3W9  
      { XW6Ewrm=vT  
      return FuncType::execute(l(t)); Y5fwmH,a-  
    } Ch607 i=  
AW@ I,  
    template < typename T1, typename T2 > W?8 |h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Z*?"d  
      { \R45#. P6X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6sb,*uSn%  
    } vj<HthC.k  
} ; xg)cA C\=  
m4(:H(Za  
'7Dg+a^x7  
同样还可以申明一个binary_op P?*$Wf,~n  
;X6FhQ;{*0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I,D24W4l  
class binary_op : public Rettype q#Az\B:  
  { KumbG>O  
    Left l; F+R4nFA  
Right r; %^xY7!{  
public : F*hOa|7/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O-6848iCX  
k}y1IW+3  
template < typename T > [*w^|b ?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V%?oI]" l  
      { %qRbl4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Sf[ZGY)  
    } ,EW-21  
HjKj.fV  
    template < typename T1, typename T2 > zC6,m6Dv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AQ 3n=Lr   
      { zghUwW|K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aoQK.7  
    } m\|I.BUG  
} ; MGeHccqh2  
wI\v5&X-B  
8C4DOz|  
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 s%"3F<\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #\1;d8h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oqOv"yLJ:  
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。 |lAu6d !  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r> 4.{\ C  
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。。。 y/rmxQtP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1pogk0h.:  
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) N~g @  
下面是修改过的unary_op t8 g^W K  
hv te)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m/3b7c@r  
class unary_op Z8+{ -  
  { ^Fgmwa'  
Left l; m5 r65=E  
  D Cx3_  
public : B25@6   
vtG_ A{l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  )]L:OE  
.ICGGC`O  
template < typename T > BO<I/J~b  
  struct result_1 #DpDmMP9R3  
  { Qy`{y?T2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Am&/K\O  
} ; Zp]{e6J  
+{N LziO  
template < typename T1, typename T2 > H2`aw3  
  struct result_2 xM}lX(V!w  
  { vs;T}' O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |H 0+.f;  
} ; Bh?K_{e  
6"C$]kF?  
template < typename T1, typename T2 > f.cIhZF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Mi~eL%D (  
  { tKgPKWP   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =z^v)=uhp  
} B'>(kZYMs  
Q9=vgOW+  
template < typename T > ),y{.n:wm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SD paW6(_  
  { _]H$rf,Rc  
  return OpClass::execute(lt(t)); XNkw9*IT  
} W*i PseXq  
x0B|CO  
} ; ;o }pRC  
@SeE,<  
?it49  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4^(u6tX5|+  
好啦,现在才真正完美了。 nBv|5$w:  
现在在picker里面就可以这么添加了: F-g(Hk|v  
833KU_ N  
template < typename Right > H/'tSb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >7. $=y8b  
  { ;*ebq'D([  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U,S&"`a  
} :{?8rA5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p>7 !"RF:U  
*#{[9d  
kb{h`  
67Rsd2   
% FW__SN$c  
十. bind rld4uy}m  
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。 X'4e)E3*O  
先来分析一下一段例子 ,":_=Tf.  
j/_@~MJBt  
iHhoNv`MR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [4B.;MS(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u6h"=l {  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +O>1 Ed  
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。 tep_g4CQR_  
我们来写个简单的。 &> 43l+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ex^|[iV  
对于函数对象类的版本: 6U)Lhf\'o  
QWG?^T fi  
template < typename Func > i~:FlW]  
struct functor_trait .n1]Yk;,1  
  { !~PLW]Z4  
typedef typename Func::result_type result_type; 1^rODfY0  
} ; .PBma/w W  
对于无参数函数的版本:  pv1J6  
f@lRa>Z(Fm  
template < typename Ret > u!`oKe;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %cJ]Ds%V  
  { @q2If{Tk  
typedef Ret result_type; ]>-#T  
} ; EdxTaR  
对于单参数函数的版本: zS*GYE(l^  
(wLzkV/6  
template < typename Ret, typename V1 > }<`Mn34@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0Pw?@uV  
  { =+`I%>wc  
typedef Ret result_type; {<%zcNKl^L  
} ;  4KF 1vw  
对于双参数函数的版本: 99 /fI  
?r C^@)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jz(}P8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j.OPDe{LU  
  { Cc^`M9dP  
typedef Ret result_type; b$)b/=2  
} ; E`%Ewt$Z  
等等。。。 ^50#R< Ny  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XmN3[j  
J/Ki]T9  
template < typename Func > d54(6N%  
struct func_return 4h wUH  
  { 0kP, Zj<  
template < typename T > &qqS'G*  
  struct result_1 Uv'.]#H<  
  { GW a_^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "QA <5P  
} ; u (V4KUk  
AA34JVm]  
template < typename T1, typename T2 > RbUBKMZ U  
  struct result_2 +` g&J  
  { Z7?C^m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Wub@Mp  
} ; 6( TG/J  
} ; <*u[<  
&scHyt  
Qk?;nF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #7K&x.w$  
!Tuc#yFw  
template < typename Func, typename aPicker > O@St^o*A}  
class binder_1 4RYK9=NH  
  { Mo`7YS-Y  
Func fn; * Zb-YA  
aPicker pk; [|<2BQX  
public : RGy4p)z*+  
}|>mR];  
template < typename T > l?E7'OEF:  
  struct result_1 (.Yt| "j  
  { Q.: SIBP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yy]^_,r  
} ; Fa78yY+6  
#MYhKySku  
template < typename T1, typename T2 > T1yJp$yD"  
  struct result_2 qXmkeidb&W  
  { $8#zPJR&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z;`o>Ja2  
} ; {~7V A  
KsI[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ((L=1]w  
KMZ:$H  
template < typename T > 7kapa59  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _:F0>=$  
  { N q %@(K  
  return fn(pk(t)); dX|(n.}  
} \5.36Se  
template < typename T1, typename T2 > g}nlb.b]{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LO{{3No  
  { w7}m T3p,)  
  return fn(pk(t1, t2)); ]&%_Fpx  
} C8i6ESmU  
} ; 1B+uv0lA  
q]+'{Ci@  
Ru8k2d$B  
一目了然不是么? t>;u;XY!;  
最后实现bind N3 qtq9{  
;A)w:"m  
G/T oiUY  
template < typename Func, typename aPicker > ??Zh$^No:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z>1\|j  
  { m~a'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g2;!AI5f  
} #`R`!4  
v:0.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~_^#/BnAl  
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。 k fS44NV  
0 =#)-n  
十一. phoenix /Zs;dam  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1s5F jD?M  
lJHV c"*/  
for_each(v.begin(), v.end(), ^b)8l  
( g/Q hI  
do_ ]#>;C:L  
[ $oKT-G  
  cout << _1 <<   " , " <RzGxhT  
] eZ+pZq  
.while_( -- _1), n<47#-  
cout << var( " \n " ) Bu4J8eLx  
) PScq-*^  
); T0Lh"_X3  
JD1IL` ta;  
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: 9AQMB1D*v4  
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 LlAMtw"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'lwLe3.c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h">L>*Wfx  
F!m/n!YR  
0c*y~hUVZ  
template < typename Cond, typename Actor > R zG7Xr=t  
class do_while Z9rmlVU6!  
  { $*EK v'g[n  
Cond cd; 5&V0(LT]C  
Actor act; R7YL I1ov  
public : (3kz(6S  
template < typename T > 3(D!]ku~m  
  struct result_1 KG:CVIW Y  
  { Y] Q=kI  
  typedef int result_type; NYopt?Xg  
} ; B?d^JWTZ  
R:49Gn:F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HmxA2 ~C  
$RA8U:Q!1e  
template < typename T > Nm;(M =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK._cDR  
  { (80 Tbi~+  
  do 7P!<c/ E  
    { {OHaI ;  
  act(t); M1(+_W`  
  } -P"9KnsO  
  while (cd(t)); Bn>"lDf,  
  return   0 ; nff X  
} yk r5bS  
} ; g *}M;"  
Imi;EHW  
i U3GUsPy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y U"pU>fV@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AC*> f&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }"k+e^0^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )*j>g38?  
下面就是产生这个functor的类: r 334E  
x3cno#  
fZM)>  
template < typename Actor > |l5ol @2*  
class do_while_actor W$_}lE$  
  { <Z^P8nu  
Actor act; [,;h1m ~iX  
public : QoagyL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 92y<E<n  
Rw8l"`  
template < typename Cond > 9='a9\((mH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a:$hK%^ \  
} ; FdrH,  
5}J|YKyP  
Z/#l~.o[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )a:j_jy  
最后,是那个do_ _ U/[n\oC  
U;%I" p`Z/  
8WT^ES~C  
class do_while_invoker .Z[Bz7  
  { px`o.%`'  
public : 9ure:Dko(Y  
template < typename Actor > f+*wDH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tl.I:A5L  
  { k [6%+  
  return do_while_actor < Actor > (act); i-6,r[<  
} cE}y~2cH  
} do_; `U-i{i  
3aMfZa<=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P3[!-sv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xc|pl!ns  
最后来说说怎么处理break和continue \_H-TbU8  
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。 ,:RHhg  
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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