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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ko}& X=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =IL\T8y09  
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, p\[!=ZXFr\  
5HbHJ.|r  
&y_t,8>5  
Wet0qt]  
  class filler )?jFz'<r  
  { 2* g2UP  
public : =Z+^n ?"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FS"Ja`>j~  
} ; .BP d06y  
&kb~N-  
gvc@q`_]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: gclj:7U  
|<{SSA  
goR_\b SU  
6m&GN4Ca  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kQ=bd{a6  
6/;YS[jX  
<Y)14w%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oywPPVxj  
v/ry" W  
7@{%S~TN  
^JY {<   
二. 战前分析 !{l% 3'2  
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。 ?c8~VQaQ  
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 _f!ko<52  
I[%IW4jJ  
%E%=Za  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .w4|$.H  
  /* --------------------------------------------- */ z_'^=9m  
vector < int *> vp( 10 ); Qy:yz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s4Ja y!A  
/* --------------------------------------------- */ >)K3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8ve-g\C8 H  
/* --------------------------------------------- */ v o:KL%)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >"/TiQt  
  /* --------------------------------------------- */ k)knyEUi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1XN%&VR>^D  
/* --------------------------------------------- */ qBk[Afjgz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~;(\a@ _  
`6rLd>=R  
KLe6V+ki*  
Y's=31G@  
看了之后,我们可以思考一些问题: "*zDb|v  
1._1, _2是什么? N)(m^M(~0  
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。 }<G a e5  
2._1 = 1是在做什么? Rc)]A&J  
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。 "0!#De  
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。 $U,]c  
{ZUk!o>m@  
rE*yT(:w  
三. 动工 !wAnsK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -}@C9Ja[?  
qo9&e~Y<G  
~%\vX  
d)48m}[:  
template < typename T > BSS4}qyS  
class assignment O#tmB?n*  
  { oi Q3E  
T value; AYNz {9  
public : '5$: #|-  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6+sz4  
template < typename T2 > ]@SEOc@ j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {(-TWh7V  
} ; CEk [&39"  
>CCy2W^W  
Q]/g=Nn ^~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \sGJs8#v][  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %.[AZ>  
937<:zo:  
QdZHIgh`i  
AJ 0Bb7  
  class holder /L,iF?7  
  { \(Dm\7Q.  
public : $xvwnbq#y  
template < typename T > -XECYwTh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +L?;g pVE&  
  { k;umLyz  
  return assignment < T > (t); g3n>}\xG>  
} E#w2'(t  
} ; %Y`)ZKh  
ADP[KZO$ 4  
 0Ns Po  
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: )$Fw<;4  
@ 6jKjI  
  static holder _1; ;).QhHeg>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 On4Vqbks  
09Oe-Bg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xa8_kv_  
而不用手动写一个函数对象。 !H^R_GC  
MMRO@MdfV  
#I yM`YB0  
Ejf>QIB  
四. 问题分析 I~ SFY>s  
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。 1\f8-:C  
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。 .:['&; k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0} \;R5a<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1 xrmmK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y$q--JA  
(>D{"}  
五. 问题1:一致性 IOUzj{G#  
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?| K!jau|FS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1eqFMf  
'\7&Iz:%  
struct holder D>#Jh>4  
  { RV5;EM)~[  
  // $<wU>X  
  template < typename T > K0^+2lx  
T &   operator ()( const T & r) const %]DJ-7 xE  
  { d cht8nX7~  
  return (T & )r; 5PHAd4=bJ  
} wd:SBU~f5*  
} ; vP<8 ,XG  
>>7m'-k%D  
这样的话assignment也必须相应改动: $_Lcw"xO  
5[qx5|O  
template < typename Left, typename Right > fwyz|>H_Y(  
class assignment j"+R*H(#  
  { Yi"jj;!^S  
Left l; D/zp_9B  
Right r; QEL3b4Vm  
public : 1K$8F ~%Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YKj P E  
template < typename T2 > A^7Y%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ! F&{I  
} ; d 7QWK(d  
bF3}L=z  
同时,holder的operator=也需要改动: NE$=R"<Gv  
@6DV?VL  
template < typename T > pzBd(d^*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i*vf(0G  
  { wmS:*U2sc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $VE=sS.  
} _1Iw"K49Qx  
nIP*yb}5  
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。 QXT *O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oY%NDTVN  
Jo ]8?U(^  
return l(rhs) = r; H"g p  
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。 ,e>N9\*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FU~:9EEx  
0jwex  
template < typename Tp > HQ8;d9cGir  
class constant_t  Et0;1  
  {  #`2*V  
  const Tp t; FZtIC77X5  
public : \.dvRI'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bxg9T(Bj  
template < typename T > {Uu|NA87Cd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ddjaM/.E  
  { &mvC<_1n  
  return t; a)8M'f_z  
} Co>=<\yi  
} ; ZgI1Byf  
j1,ir  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {7X80KI  
下面就可以修改holder的operator=了 bc|DC,n?  
HTCn=MZm ?  
template < typename T > >'lte&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -5yEd>Z  
  { 3+jqf@fO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9a9{OJa6M  
} *] cm{N  
rfMzHY}%  
同时也要修改assignment的operator() /e}NZo{)g  
p[%FH?  
template < typename T2 > _gF )aE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dx27s  
现在代码看起来就很一致了。 f?A*g$v  
4jl-?  
六. 问题2:链式操作 Ik4U+'z6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1e#}+i!a  
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。 $McVK>=  
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。 Hi<5jl  
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。 "M.vu}~>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &De&ZypU  
7].FdjT.  
template < typename T > _6 |lw&o07  
struct result_1 }A%Sx!7~  
  { *G#W],~0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~O}LAzGb  
} ; v [ 4J0  
/uzU]3KF~  
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: V}kZowWD  
h>+,ba"D  
template < typename T > 5l"v:Px  
struct   ref /u 8m|S<  
  { !7lS=D(?  
typedef T & reference; i7w>Nvj]  
} ; qJN2\e2~f  
template < typename T > N?h=Zl|  
struct   ref < T &> #yk m  
  { IOsitMOX:  
typedef T & reference; +idj,J|  
} ; [huS"1  
s^b2H !~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /gKX%`ZF/r  
zR+EJFf  
template < typename T > $!x8XpR8s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x\Bl^1&  
  { !$x9s'D  
  return l(t) = r(t); 39QAj&  
} COa"zg  
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。 _kb $S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .ns1;8  
[ENm(e$sI  
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 hp]T^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &AI/;zru  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 54w..8'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lh6G"f(n  
最后的布局是: dhW)<  
                Add h`OX()N  
              /   \ dw8Ce8W  
            Divide   5 T,,,+gPx  
            /   \ gD0 FRKn  
          _1     3 x-km)2x=W  
似乎一切都解决了?不。 ;aip1Df  
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。 Ax4nx!W,   
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。 '@h5j6:2  
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: YAqv:  
}^;Tt-*k  
template < typename Right > %+U.zd$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H\7Qf8s|{  
Right & rt) const 3PLv;@!#j}  
  { (8u.Xbdh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HgP9evz,0  
} oq4*m[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aCe<*;b@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 O<Rm9tZ8  
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。 W|oLS  
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。 mVN^X/L(y  
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。 y1!c:&  
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? {i)k#`  
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: ika/ GG  
GQOz\ic  
template < class Action > ,mR$Y T8  
class picker : public Action vlAYKtl3]  
  { %:2<'s2Si  
public : :yo tpa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V^WR(Q}  
  // all the operator overloaded TpLlbsd  
} ; "k(Ee  
n5X0Gi9  
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。 xioL6^(Qk,  
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: K)c`G_%G  
|T~C($9  
template < typename Right > sXdNlR&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 't:|>;Wx  
  { ][1 *.7-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SyFO f  
} g<VJ4TE6R  
FWv-_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )>$@cH  
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。 <o8j+G)K#  
IP K.  
template < typename T >   struct picker_maker ^~k2(DLk  
  { @bQf =N+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /(Se:jH$>  
} ; %]Gm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7RQ.oee  
  { *P,dR]-m  
typedef picker < T > result; pZx'%-\-T  
} ; ORhe?E]  
?+)O4?#  
下面总的结构就有了: a,3} o:f  
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。 o;+$AU1f  
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。 ;ZMm6o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \*Ro a&<!  
至此链式操作完美实现。 l(Dkmt>^  
a%a_sR\)  
%y{#fZHc  
七. 问题3 =Jd ('r  
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。 3VZeUOxY\W  
s*.CJ  
template < typename T1, typename T2 > |X/ QSL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,b2YUb]U  
  { t(YrF,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j^ VAA\  
} }=CL/JHz  
?z>7&  
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: u-g2*(ZT  
pJ Iq`)p5  
template < typename T1, typename T2 > M8 oCh  
struct result_2 e"9 u}-Q@  
  { Nf(Np1?;c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !iBe/yb  
} ; Sq"O<FmI  
#?/&H;n_8S  
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? [EUp4%Z #  
这个差事就留给了holder自己。 BFP (2j  
    B2\R#&X.  
a[;TUc^I1F  
template < int Order > bkfwsYZx  
class holder; =~M%zdIXv  
template <> I^>m-M.  
class holder < 1 > eYd6~T[9  
  { / 4P+  
public : :td#zM  
template < typename T > $xRZU9+  
  struct result_1 56k89o  
  { ))Ws{  
  typedef T & result; 0J-]  
} ; 0F$;]zg  
template < typename T1, typename T2 > dc[w`  
  struct result_2 "L yMw){  
  { #-b0U[,.  
  typedef T1 & result; Ve,h]/G  
} ; acd8?>%[  
template < typename T > i;4|UeUl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /[Oo*}Dc=F  
  { "iFA&$\  
  return (T & )r; 7?Vo([8  
} aChyl;#E  
template < typename T1, typename T2 > 3n{'}SYyz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kigq(a  
  { <i9pJGW  
  return (T1 & )r1; ~Pq(Ta  
}  d~B ]s  
} ; ts BPQ 8Ne  
"RPX_  
template <> Hgs=qH  
class holder < 2 > z8W@N8IqC  
  { KUs\7Sb  
public : 3KFw0(S/  
template < typename T > 'BY{]{SL  
  struct result_1 3QlV,)}  
  { 2n}nRv/'  
  typedef T & result; ^6*LuXPv  
} ; @* a'B=7  
template < typename T1, typename T2 > "YLH]9"=  
  struct result_2 L`E^BuP/  
  { 8SmtEV[b3  
  typedef T2 & result; tEEeek(!  
} ; ? U~}uG^  
template < typename T > -oGJPl{r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VT.BHZ  
  { 7gIK+1`  
  return (T & )r; .O9 A[s<  
} V'vDXzk\  
template < typename T1, typename T2 >  q0Rd^c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XI6LPA0%  
  { XAN{uD^3\%  
  return (T2 & )r2; - zaqL\  
} FQNw89g  
} ; W)rE_tw,|  
hR;J#w  
6*@\Qsp615  
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> >。  4{2)ZI#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -!]Ie4"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |E+tQQr%'  
]V9z)uz  
return l(i, j) = r(i, j); xW84g08_,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $)OUOv  
rV LUT  
  return ( int & )i; N7lWeF  
  return ( int & )j; %,9iY&;U"  
最后执行i = j; Rg*zUfu5%o  
可见,参数被正确的选择了。 USVM' ~p I  
I0\}S [+ H  
phIEz3Fu/  
\Yv<Tz J9  
a$p2I+lX  
八. 中期总结 wEK@B&DV  
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: Ed/@&52z0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dvUBuY^[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yVPkJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xN t  
_q([k_4h  
zT}Qrf~  
SU, t,i  
uNLB3Rdy}  
SM:SxhrGt  
九. 简化 7lpd$Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YWA:741  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F<q3{}1zR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fM]McZ9)D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ki6`d?  
  +-*/&|^等 ~Z5?\a2Ld  
2. 返回引用。 OT7F#:2`  
  =,各种复合赋值等 z`uqK!v(K  
3. 返回固定类型。 1Oo^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u!2.[CV  
4. 原样返回。 lv}U-vK  
  operator, "r0z( j  
5. 返回解引用的类型。 qQR> z  
  operator*(单目) ;% *e}w0  
6. 返回地址。 8|[\Tp:;  
  operator&(单目) 78tWzO  
7. 下表访问返回类型。 `4s5yNUi=  
  operator[] 5Ah-aDBj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N$ZThZqqv  
  operator<<和operator>> 5=Bj?xb$'  
w <]7:/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 uK]@! gz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =5&)^  
zTY|Z@:  
template < typename Left > 4'rWy~` V  
struct value_return |0w'+HaE~N  
  { G#'3bxI{f+  
template < typename T > 2]NP7Ee8 Z  
  struct result_1 !)tXN=(1a  
  { =ox#qg.5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^ j@Q2>&?  
} ; Kq`Luf  
9#%(%s 2 +  
template < typename T1, typename T2 > ~%^af"_  
  struct result_2 UQ>GAzh  
  { < W,k$|w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w;Qo9=-  
} ; qce#  
} ; q 9qmz[  
k=Ef)'  
eEJ8j_G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `<t{NJ&f  
'O`jV0aa'  
下面我们来剥离functor中的operator() ;:*o P(9k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {549&]/o  
L4sN)EI  
return l(t) op r(t) h_]3L/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d8M"vd  
return op l(t) W<2%J)N<  
return op l(t1, t2) MV$>|^'em  
return l(t) op #`a-b<uz  
return l(t1, t2) op Hi|2z5=V  
return l(t)[r(t)] <Xy8}Z`s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oAWk<B(@  
QAi(uL5   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Yx&cnDx  
单目: return f(l(t), r(t)); J+\F)k>r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,@='.Qs4g  
双目: return f(l(t)); 8<P$E!  
return f(l(t1, t2)); P; }Z 3!  
下面就是f的实现,以operator/为例 B\|>i~u(  
v}z o v Ei  
struct meta_divide LO.4sO  
  { zx-+u7qKH  
template < typename T1, typename T2 > :G^`LyOM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ENC_#- 1x  
  { R)cns7oW  
  return t1 / t2; F.A<e #e?  
} ^&&dO*0{  
} ; g) v"nNS  
n{BC m %  
这个工作可以让宏来做: ejo4mQ]a  
ErESk"2t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EFql g9bK  
template < typename T1, typename T2 > \ ?xQ lX%&`6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d?N"NqaN  
以后可以直接用 kTi QO2H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p w>A Q  
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 zp4ru\  
(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。。。) ?%Y?z ]L#  
3!Qt_,  
~n[LL)v  
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 7gVWu"  
)SA$hwR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c;U\nC<Y  
class unary_op : public Rettype *~!xeL  
  { $:u,6|QsS=  
    Left l; 2Fx<QRz  
public : 18[f_0@ #  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f=K1ZD  
:VN<,1s9p^  
template < typename T > Od&M^;BQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WKah$l  
      { nNhN:?  
      return FuncType::execute(l(t)); Z$zUy|s[  
    } \)M 5o  
Z~?:r  
    template < typename T1, typename T2 > ys#M* {?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eaX`S.!jR  
      { ePs<jrB<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h*MR5qa  
    } J+IW  
} ; tMAa$XrZj  
^<E+7  
klf<=V  
同样还可以申明一个binary_op e<9nt [  
!FSraW2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &]LwK5SR  
class binary_op : public Rettype H&03>.b  
  { |Y'$+[TE  
    Left l; K6Gc)jp:b  
Right r; 3~cOQ%#]4  
public : A^K,[8VX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M%B[>pONb7  
l m  
template < typename T > SAH\'v0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NPoXz  
      { ,O[vxN1X*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )D[ypuM&  
    } BB%(!O4Dl  
(Wx)YI  
    template < typename T1, typename T2 > 9d{W/t?NH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0H>Fyl2_  
      { Q%eBm_r;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^1~/FU  
    } pM46I"  
} ; !r LHPg  
Hzj*X}X#K  
Ec\x;li! *  
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 .oK7E(QJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &\"fH+S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QIV<!SO  
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。 b]JN23IS2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hf?^#=k^  
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。。。 ;! 9_5Ar%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `S~u4+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) j}VOr >xz  
下面是修改过的unary_op <khx%<)P  
vlPE8U=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J,D{dYLDD  
class unary_op &U=f,9H  
  { |E~X]_Y  
Left l; gMGg9U$@  
  9{TOFjsF  
public : ReE3742@  
3?%kawO&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <>e<Xd:77{  
W@ Z=1y  
template < typename T > X*JD  
  struct result_1 Hug{9Hr3.  
  { AN%.LK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2ga}d5lu  
} ; RyhR#  
xg^fM@#m  
template < typename T1, typename T2 > b@X@5SJFW  
  struct result_2 k9n  
  { \6'A^cE/PX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ib&qH_r/  
} ; xaS  
9<M$j x)  
template < typename T1, typename T2 > uc<@ Fh(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p!a%*LfND  
  { xsTxc&0^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); As\5Ze9|  
} AO]lXa  
 ~Afs  
template < typename T > 3> (`Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9@1W=sl  
  { Orb(xLChJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); kp6x6%{K\  
} M[{Cy[ta  
7_3O]e[8  
} ; lET)<V(Y  
P X0#X=$  
}dHiW:J>  
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 u#,]>;  
好啦,现在才真正完美了。 4bBxZY  
现在在picker里面就可以这么添加了: :I $2[K  
{S}@P~H =  
template < typename Right > Yo(B8}?0!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i\ Vpp8<B  
  { NN:TT\!v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {DK:"ep  
} >YfOR%mS4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 L)+ eM&W  
U .Od  
bGJUu#  
{ &'TA  
@j (jOe  
十. bind :kVV.a#g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nGbrWu]w  
先来分析一下一段例子 sy?>e*-{  
!kcg#+s91  
.'a|St  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FSmi.7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @Y,F&8a$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uqUo4z5T  
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。 Z:v1?v  
我们来写个简单的。 ,$]q2aL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N93E;B  
对于函数对象类的版本: _tk5?9Ykn  
oB\Xl)A<  
template < typename Func > nAg(lNOWN  
struct functor_trait zoJ;5a.3B  
  { UIl_& |  
typedef typename Func::result_type result_type; TUaK:*x*  
} ; [:QMnJ  
对于无参数函数的版本: }j?S?=;m=  
zvf]}mNx  
template < typename Ret > ;Wa{q.)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E5(Y*m!  
  { \zi3.;9|;  
typedef Ret result_type; ^ ?=K)  
} ; nsT|,O  
对于单参数函数的版本: UW*aSZ/?  
O0~d6Ba   
template < typename Ret, typename V1 > 3ngLEWT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sb @hGS  
  { 3CE8+PnT  
typedef Ret result_type; s=TjM?)  
} ; -T?IkL)  
对于双参数函数的版本: PNKT\yd  
xu =B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JY2 F-0t)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j''Iai_  
  { ? iX=2-  
typedef Ret result_type; /;rN/ot2o  
} ; Uot-@|l  
等等。。。 r?!xL\C\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8zC k9&  
m GhJn  
template < typename Func > &-fx=gq=  
struct func_return Jg:-TK/  
  { mx9/K+:  
template < typename T > 7LwS =yP  
  struct result_1 pQ 6#L  
  { D5pF:~tQ(j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `t1$Ew<  
} ; NVeRn  
FIjET1{  
template < typename T1, typename T2 > #mhD; .Wg  
  struct result_2 Qs9U&*L  
  { 2?T:RB}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X u):.0I  
} ; dz|*n'd  
} ; pq3  A%|  
wzPw; xuG  
/>Vx*^u8Hz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 } 4]<P  
ZZU8B?)  
template < typename Func, typename aPicker > #( sNk,^Ax  
class binder_1 =&pN8PEn\  
  { &fW=5'  
Func fn; s[q4K  
aPicker pk; U"+ ry.3`  
public : ig}e@]  
A+*oT(`  
template < typename T > E`fssd~  
  struct result_1 r0deBRM  
  { yim$y, =d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 50ew/fZj|  
} ; aNC,ccm  
:bRR(sP  
template < typename T1, typename T2 > Kk>qgi$  
  struct result_2 <cv1$ x ~P  
  { 3DAGW"F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6KCmswvE  
} ; `Kw"XGT  
4E-A@FR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *ZR@ z80i  
AaYrVf 9!  
template < typename T > +M##mRD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [4Faq3T"  
  { ^D;D8A.  
  return fn(pk(t));  6b]d|  
} h ^h-pd  
template < typename T1, typename T2 > GR ?u?-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d^5SeCs6  
  { '[ g)v  
  return fn(pk(t1, t2)); 8I\eromG  
} $U1kP?pR  
} ; Ws*PMK.0  
< }wAP_y  
n [Xzo}  
一目了然不是么? Ik5jwfz  
最后实现bind s#4ew}  
Zng` oFD  
IR dz(~CP  
template < typename Func, typename aPicker > z8(R.TB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y)/$ge _U  
  { };m7FO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !""!sFx)R  
} Z ;y}gv/ {  
As'M3 9*V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^T&u!{82j  
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。 Z!-<rajl  
gZ"{{#:}  
十一. phoenix !@Sf>DM"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r\n h.}s  
VuMDV6^Z  
for_each(v.begin(), v.end(), sRyw\v-=P  
( 2v9s@k/k)6  
do_ K%c ATA3  
[ U=i8>6V  
  cout << _1 <<   " , " R;E"Qdt  
] g<iwxF  
.while_( -- _1), R_Gq8t$  
cout << var( " \n " ) !+A"Lej  
) ^?X ^+  
); j t`p<gI  
{#*?S>DA  
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: "26B4*  
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 '^ e/F)0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sL7`=a.&T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BY4  R@)  
H@2v<e@  
JQ@`EV9,  
template < typename Cond, typename Actor > c_z/At;4  
class do_while L_gsG|xX  
  { aC,vh1")F  
Cond cd; 0"kE^=  
Actor act; e.}3OK  
public : LD~Jbq  
template < typename T > `F2*o47|t  
  struct result_1 3_oD[ ])A  
  { {"0TO|%x  
  typedef int result_type; B)DC,+@$  
} ; Jl> at  
D){"fw+b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )pS_+ZF  
V^ fGRA  
template < typename T > {FJX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M8?#%x6;N  
  { urrO1  
  do {wp Mg  
    { g8+4$2`ny  
  act(t); _PyW=Tj  
  } 5"}y\  
  while (cd(t)); Lf; ta  
  return   0 ;  &6\r  
} V|3yZ8lE  
} ; 8)W?la8'p  
^/%o%J&Hz  
17 i<4f#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z<o E!1St  
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。 TRk ?8  
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。 co<2e#p;  
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。 4aalhy<j  
下面就是产生这个functor的类: 1=/doo{^  
# Z|%0r_~  
6`DwEs?Y{  
template < typename Actor > V`g\ja*Y  
class do_while_actor =M1a0i|d  
  { zj9bSDVL(  
Actor act; QDjW!BsX3  
public : q'%[[<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .Yu<%  
_Sly7_  
template < typename Cond > c YM CfP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5U-p'c9IC  
} ; >J^7}J  
ot@|blVC8  
B?$01?9V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yD3bl%uZ  
最后,是那个do_ -uv 9(r\P  
<}28=d  
K-2o9No?j`  
class do_while_invoker vs\'1^*D  
  { ldAov\X  
public : )g9)IF  
template < typename Actor > %w'/n>]j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xta}4:d-Y  
  { X+dR<GN+YX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;g: UE  
} l~]hGLviJE  
} do_; [Krm .)  
P9 {}&z%:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vqa5RVnI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U{T[*s  
最后来说说怎么处理break和continue >W`S(a Mn  
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。 6CcB-@n4  
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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