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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O:Va&Cyj*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o#>a 5  
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, fkjeR B  
$5AC1g'  
[4*1}}gW%5  
!aPD}xCH#  
  class filler >"v9iT  
  { \M{[f=6llh  
public : 6<X%\[)n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |;+qld[4z  
} ; ;I}'}  
%@?A_jS  
cWMUj K/N  
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: [dB$U}SEj  
%MZP)k,&U  
~`qEWvPn  
1l5J P|x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `&!k!FZY*  
bFY~oa%C  
1@>$ Gcc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }4&/VvN  
d(-EcY>?  
!R'g59g  
X|}2_B  
二. 战前分析 6cz/n8Mg  
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。 +D&Pp0xe  
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 %Jp|z? [/  
KkcXNjPVS  
fBhoGA{=g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D+JAK!W  
  /* --------------------------------------------- */ wi_'iv  
vector < int *> vp( 10 ); > Lft9e   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ),(V6@Z?  
/* --------------------------------------------- */ ) 1 m">s4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [;A[.&6  
/* --------------------------------------------- */ t$J.+}}I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X6\ sF"E  
  /* --------------------------------------------- */ =>iA gp'#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v+G=E2Lhv  
/* --------------------------------------------- */ 7f3O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E{E0Z9t7&  
^v&D;<&R  
i#/]KsSp  
c!#:E`  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y}s@WJ  
1._1, _2是什么? KC`q#&dt  
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。 H[ m <RaG8  
2._1 = 1是在做什么? k D5!}+y  
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。 @-HG`c ct  
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。 ? *>]")[>  
l12{fpm  
q%Yn;g|_  
三. 动工 /w(e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 30>3 !Xqa  
qIIJ4n  
#]P9b@@e  
,<-G<${  
template < typename T > D^ Jk@<*  
class assignment 7 aV%=_  
  { 1)m@?CaI`  
T value; }%7 NF*  
public : @$9'@")  
assignment( const T & v) : value(v) {} +{<#(}  
template < typename T2 > >-8cU_m7s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i4JqT\q  
} ; eI45PMP  
Lk\P7w{  
PHOP%hI $  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zk-.u}RBFG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =X\^J  
%yBB?cp+_  
F8-?dpf'  
I9h ?;(  
  class holder |L2SFB?d=  
  { Guz"wY  
public : CI353-`  
template < typename T > %\]* OZ7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *Kdda} J+  
  { *na?n2Yzt  
  return assignment < T > (t); {9UEq0  
} 8NyJc"T<.  
} ; 1`ayc|9BR  
hxQqa 0B  
fhL,aCS=  
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: Pj}6 6.  
&f-Uyr7?  
  static holder _1; AbZKYF P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _S>JKz  
3EJt%}V$k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i3rH'B -I.  
而不用手动写一个函数对象。 xJ#d1[kzo  
R(q~ -3~  
:POj6j/  
%CK^Si%+  
四. 问题分析 ZK>WW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,l<6GB2\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 v`M3eh@$A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,^uEYT}j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8F._9U-EN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q ]}Hd-  
"'D=,*  
五. 问题1:一致性 rqY`8Ry2M  
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?| sBcPq SMby  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \[y`'OD~  
HDF |{  
struct holder /5u<78GW1  
  { @3zg=?3  
  // =weSyZ1~  
  template < typename T > tCdqh-   
T &   operator ()( const T & r) const gP;&e:/3  
  { r-Pkfy(  
  return (T & )r; thI F&  
} ljb7oA3cP4  
} ; Ymg|4 %O@  
u fw]=h)  
这样的话assignment也必须相应改动: U|IzXQX(  
>k (C  
template < typename Left, typename Right > T\D}kQM  
class assignment "hsb8-  
  { 2.l:O2<  
Left l; sVOyT*GY  
Right r; G|!on<l&  
public : JsODzw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .=s&EEF  
template < typename T2 > a6uJYhS~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a ?)NC  
} ; dZ0A3(t  
E&[{4Ml  
同时,holder的operator=也需要改动: C$XU%5qi  
gcl5jB5)>  
template < typename T > =Jyu4j *}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l4uMG]m  
  { }khV'6"'|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {#@W)4)cA  
} *^VRGfpb  
|l]XpWV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |xdsl,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X:nN0p #  
GkQpELO:  
return l(rhs) = r; ]H+8rY%+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lww!-(<ww  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1cpiHZa  
',JinE95  
template < typename Tp > d,B:kE0Y  
class constant_t JR@`2YP-  
  { {#?N  
  const Tp t; E/|To  
public : N_W}*2(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '!!CeDy  
template < typename T > __G?0*3G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w"-Lc4t+  
  { R6;=n"Ueb  
  return t; s %j_H  
} +M\`#i\g>  
} ; Y)*#)f  
O;:mCt _H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \fz<.l]  
下面就可以修改holder的operator=了 0"  
7:plQ !7^  
template < typename T > 3Q.#c,`jV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YNKHN2E8  
  { f!Y?S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a|t$l=|DD  
} R3gdLa.  
r!_-"~`7E  
同时也要修改assignment的operator() CQF:Rnb  
;g+N&)n  
template < typename T2 >  mHdA2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =.Pw`.  
现在代码看起来就很一致了。 ZxGJzakB5$  
tdBm (CsN  
六. 问题2:链式操作 M?Y;a5{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 riY~%9iV'  
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。 bzBEX mC  
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。 #rMlI3;  
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。 ^}/PGG\~r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PUT=C1,OFR  
o=1Uh,S3R  
template < typename T > :}'=`wa  
struct result_1 ,w<S|#W~+  
  { y-'$(x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4tRYw0f47  
} ; FH?U(-  
DE}K~}sbd  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: D=j-!{zB  
n{n52][J]  
template < typename T > x9UX!Z5*>  
struct   ref X`kk]8 =  
  { 2b}t,&bv?  
typedef T & reference; (-UYB9s  
} ; W <9T0sZ  
template < typename T > eVjBGJ=2e  
struct   ref < T &> V\ZGd+?  
  { Q 3hKk$Y  
typedef T & reference; >?2M }TV3  
} ; ;w{tv($$  
"jeb%k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^S4d:-.3  
@'#,D!U  
template < typename T > DU0zez I9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g1/:Q%R,  
  { d[@X%  
  return l(t) = r(t); >K_(J/&p  
} |7'df&CA  
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。 !,wIQy_e4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $O&b``  
~Z\8UsVN  
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 b z`+k,*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B]nEkO'a:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ~^NtO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zGb|)A~,  
最后的布局是: .0zY}`  
                Add  U f:`  
              /   \ $t$ShT)  
            Divide   5 !j9t*2m[  
            /   \ X&tF;<m^  
          _1     3 5Yg'BkEr  
似乎一切都解决了?不。 ((YMVe  
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。 %0S3V[4I  
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。 /C:Y94B-z  
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: m~iXl,r  
zU5v /'h>d  
template < typename Right > \\iQEy<i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EaO6[E  
Right & rt) const H*d9l2,KZS  
  { K^ vIUZ>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |U:k,YH  
} L7n D|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1T"`v tR  
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。 td(li.,  
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。 S3q&rqarC%  
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。 ]0Y4U7W  
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。 W>${zVu  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \ ZgE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8H%;WU9-  
+^` I?1\UF  
template < class Action > Kr?TxhUHd  
class picker : public Action n<Z({\9&H  
  { 7o7)0l9!  
public : {j{u6i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UE8kpa)cQ  
  // all the operator overloaded ..IfP@  
} ; W,K;6TZhh  
j_qbAP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 aZH:#lUlj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,1y@Z 5wy  
6|gCuT4  
template < typename Right > 6LvW?z(J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4-l 8,@9  
  { +jAGGv^)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W/=.@JjI  
} S(k3 `;K  
BOX{]EOj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~k"=4j9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 IB(6+n,6s  
|J1$= s  
template < typename T >   struct picker_maker e6`Jbu+J<f  
  { 8+~ >E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NG=@ -eu  
} ; h\$$JeSV]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JYMiLph<  
  { .u)X3..J  
typedef picker < T > result; RF`.xQ26=  
} ; 3$jT*OyG#  
eVEV}`X  
下面总的结构就有了: qFicBpB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {dhXIs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7!$Q;A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Wvq27YK'  
至此链式操作完美实现。 K='z G*$l  
rF3wx.  
46}g7skD  
七. 问题3 sv2A-Dld  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OsTc5K.U~  
] vz%iv_  
template < typename T1, typename T2 > 7z%L*z8V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5us:adm[pD  
  { jrCfWa}z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kYM~d07 V  
} \e:7)R2<!x  
%p Ynnfr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;d@#XIS&-(  
|-b#9JQ[A  
template < typename T1, typename T2 > I:E`PZ  
struct result_2 9# 23FK  
  { kS%Ydy#:'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0XOp3  
} ; C0sX gM  
b}2ED9HG\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *zaQx+L  
这个差事就留给了holder自己。 loEPr5 bL  
    L,HhbTRca  
R]JT&p|w.1  
template < int Order > bc7/V#W  
class holder; PoHg,n]  
template <> &r[`>B{tP  
class holder < 1 > 99]R$eT8  
  { n#cC+>*>+  
public : KsddA  
template < typename T > dydc}n  
  struct result_1 \9.bt:k@OT  
  { T5|q RlW  
  typedef T & result; <NHH^M\N  
} ; [ieI;OG;  
template < typename T1, typename T2 > 9,c(y sv"  
  struct result_2 af6M,{F  
  { i9rN9Mq?O  
  typedef T1 & result; ]v?@g:i E  
} ; E}%B;"b/Tj  
template < typename T > c|f<u{'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gBd]B03  
  { bAdn &   
  return (T & )r; #^#PPO  
} Y`KqEjsC*  
template < typename T1, typename T2 > _PPy44r2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @MoKWfc  
  { q~rEq%tk  
  return (T1 & )r1; mR!1DQ.\<  
} c& < Fr[AK  
} ; 87=&^.~`  
.Q<>-3\K  
template <> 0`Kj 25  
class holder < 2 > %J#YM'g  
  { m.hkbet/R  
public : 3Nl <p"=  
template < typename T > evenq$ H  
  struct result_1 "WlZ)wyF%  
  { {GvJZ!,RCg  
  typedef T & result;  Ii6<b6-  
} ; x;w6na  
template < typename T1, typename T2 > eFipIn)b  
  struct result_2 qjc8fP2  
  { =NpYFKmMhV  
  typedef T2 & result; PYQ;``~x  
} ; ?xA:@:l/  
template < typename T > 88Ey12$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9y6-/H ,  
  { rW<KKGsRWQ  
  return (T & )r; xg30x C[  
} FSP+?((  
template < typename T1, typename T2 > K'55O&2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +00b)TF  
  { 16w|O |^<  
  return (T2 & )r2; ,aOl_o -&  
} f W!a|?e$  
} ; >~#yu&*D  
1 Rq,a  
S O4u9V  
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> >。 I?]ohG K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -] LY,M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |rY1US)S  
z-BXd  
return l(i, j) = r(i, j); ,%6P0#-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &]g}u5J!=  
\4&fxe  
  return ( int & )i; ICpAt~3[M  
  return ( int & )j; {mm)ay|M  
最后执行i = j; 2^Eg9y'  
可见,参数被正确的选择了。 \<.+rqa!  
FFl!\y*0z  
Sw:7pByjI  
XQ#;Zs/l  
neB\q[k  
八. 中期总结 aL*&r~`&e'  
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: k\wW##=v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eds o2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H6kR)~zhf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <x@}01 ~  
E08 klC0  
pyH:#5  
wZG\>9~  
9l|@v=gw.  
lun#^J  
九. 简化 M.Y~1c4f  
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。 ;>#wU'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yGI;ye'U  
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: 00'%EYO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -jW.TT h]  
  +-*/&|^等 V\t.3vT  
2. 返回引用。 0f~C#/[t7  
  =,各种复合赋值等 (gEBOol  
3. 返回固定类型。 e 63uLWDT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mxe}B'  
4. 原样返回。 ?QsQnQ  
  operator, YT8vP~  
5. 返回解引用的类型。 .+qQYDE w  
  operator*(单目) fo5iJz"Z  
6. 返回地址。 FO=4:   
  operator&(单目) >,TUZ  
7. 下表访问返回类型。 ?<V?wsp  
  operator[] J3,fk)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z LB4m`  
  operator<<和operator>> *$yR*}A  
9`wZz~hL"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?!;7:VIE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j!_;1++q  
+s(HOq)b  
template < typename Left > _  <WJ7  
struct value_return r) HHwh{9  
  { Jzj1w}?H  
template < typename T > lm!.W5-l  
  struct result_1 Yb +yw_5  
  { D6%J\C13`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H#@^R(  
} ; TX$r `~  
os,* 3WO  
template < typename T1, typename T2 > \!>3SKs(e  
  struct result_2 kB3H="3[[  
  { Q 7   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ad@*KFxy3  
} ; * vflscgt  
} ; C3eR)Yh  
hHN'w73z  
m=?KZ?U`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !>v2i"  
}3o|EXx=  
下面我们来剥离functor中的operator() DSC$i|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PfreAEv,  
*i]=f6G  
return l(t) op r(t) 9  TvV=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b6}H$Sx~  
return op l(t) qC}-_u7s  
return op l(t1, t2) !+1<E*NQ S  
return l(t) op H GXt  
return l(t1, t2) op {)"iiJ  
return l(t)[r(t)] kgnmGuka  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d p2F  
!u_Y7i3^  
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: \Z]UA&v_  
单目: return f(l(t), r(t)); PK;*u,V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b vS(@  
双目: return f(l(t)); |K6REkzr  
return f(l(t1, t2)); AmaT0tzJC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ko Z  
3 DDML,  
struct meta_divide fBalTk;G{U  
  { $>GgB`  
template < typename T1, typename T2 > %1H[Wh(U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %ZNI:Uh  
  { {p;zuCF1  
  return t1 / t2; dls ss\c^M  
} +s,Qmmb7)  
} ; *RXbc~ H  
:,Pn3xl  
这个工作可以让宏来做: 5|l* `J)  
"]z-: \ V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8S%52W|  
template < typename T1, typename T2 > \ fJ/e(t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OlAs'TE^  
以后可以直接用 9A} # 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5"HV BfFk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dE:+k/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0}$Hi  
U4gF(Q  
odPL {XFj  
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 <z]cyXv/  
\<y`!"c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /x5rf  
class unary_op : public Rettype Rn{iaM2Y<  
  { nX(+s*Y+w  
    Left l; --HF8_8;'  
public : p /#$io  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nx8a$vI-TY  
FP;Ccl"s  
template < typename T > &m|wH4\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sg6"WV{<  
      { Eve.QAl|  
      return FuncType::execute(l(t)); 4zJtOK?r"  
    } "kMguK}c  
DTa N"{  
    template < typename T1, typename T2 > 4d8B`Fa9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /RHo1  
      { mH Ic f{RG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IG|X!l  
    } HuwU0:*  
} ; PNaay:a|  
fcNL$U&-,i  
-TM 0]{  
同样还可以申明一个binary_op 9T |IvQK8  
blTo5NLX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~v]!+`_J  
class binary_op : public Rettype 4g : >[q  
  { CAcS~ "  
    Left l; ?pn}s]*/  
Right r; E-I-0h2  
public : -PS#Z0>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xKQ+{"?-^g  
m|=H#  
template < typename T > {@tv>!WW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Y56+P\u  
      { ,Fi>p0bz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); du)~kU>l  
    } B x (uRj  
SE),":aY  
    template < typename T1, typename T2 > Td G!&:>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VUhbD  
      { b@S Cn9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &2`Fn!m  
    } 'g$(QvGF 9  
} ; b|+wc6   
:{oZ~<  
B<~ NS)w  
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 JaK}|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n84GZ5O>7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xf b]b2  
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。 !!Aj<*%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GKoK7qH\J  
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。。。 P&b19K'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'JNElXqrv  
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|R"u W +  
下面是修改过的unary_op '1$!jmY  
h=(DX5:A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x-?{E  
class unary_op tl><"6AIP  
  { l'\pk<V  
Left l; PSPmO'C+  
  '3<fsK=  
public : FIbp"~  
Q",0F{'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $6CwkM:  
~t^eiyv  
template < typename T > qQ0cJIISb\  
  struct result_1 j%y$_9a7  
  { Zc!@0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^b7GH9<&  
} ; G 2mX;  
jq+A-T}@  
template < typename T1, typename T2 > i:Zm*+Gi  
  struct result_2 Fr%d}g  
  { ZeEWp3vW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fgBM_c&9T  
} ; Qu7T[ <  
C#H:-Q&  
template < typename T1, typename T2 > 1c;6xc,ub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x3u4v~ "-  
  { L*Me."*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8P"_#M?!  
} |QMhMGjV  
Ton94:9bZ  
template < typename T > -CRra EXf8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {U84 _Pi  
  { ]>+PnP35G  
  return OpClass::execute(lt(t)); JXw^/Y$  
} eQVZO>)P1+  
eYC^4g%l(  
} ; Vur bW=~g  
Q6XRsFc  
TARXx>  
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 [Tnsr(Z  
好啦,现在才真正完美了。 11,!XD*"  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;/0 Q1-  
YG8>czC  
template < typename Right > Nr0 (E   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qVdwfT{1J  
  { @o-B{ EH8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .-JCwnP  
} >/#KI~}'N  
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。 9W8]8sUeG  
j+^oz'q  
de]zT^&C  
*A~ G_0B  
Cn_$l>  
十. bind sO5?aB&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ncSFj.}w]  
先来分析一下一段例子 Hk7q{`:N  
cS.-7  
TI !a)X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {>"NyY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5"/J^"!h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [lk'xzE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fS:1^A2,  
我们来写个简单的。 ]7Fs$y.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: } %'bullT  
对于函数对象类的版本: oxj3[</'k  
: iiw3#]  
template < typename Func > WsFk:h'r  
struct functor_trait E0/mSm"(T  
  { U#n#7G6fRp  
typedef typename Func::result_type result_type; jAh2N3)  
} ; CdUAy|!`R  
对于无参数函数的版本: ?go:e#  
j&UMjI9[  
template < typename Ret > Jjl%R[mI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7?v#'Ie s  
  { [Px'\ nVf  
typedef Ret result_type; 63!rUB!  
} ; Fxc)}i`   
对于单参数函数的版本: \]9.zlB  
)>7%pz  
template < typename Ret, typename V1 > !vn1v)6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1shBY@mlq  
  { ^>?CMcN4*  
typedef Ret result_type; \7z^!m  
} ; 1 ^g t1o  
对于双参数函数的版本: E1&b#TE 6O  
l/y]nw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $^ 'aCU0C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I5AO?BzJ  
  { ~dHM4lGY  
typedef Ret result_type; 8SmnMt  
} ; IkzTJ%>  
等等。。。 q@hp.(V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0lM{l?  
as+GbstN  
template < typename Func > Lz DI0a.  
struct func_return @mt0kV9  
  { ^O^:$nXhYy  
template < typename T > )R_E|@"  
  struct result_1 nH !3(X*  
  { QHBtWQgS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qP!P +'B  
} ; W YW|P2*  
HftxS  
template < typename T1, typename T2 > d {2  
  struct result_2 WqrgRpM{  
  { Q 6C-4ja  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kHc<*L_ V  
} ; /q\_&@  
} ; RE3Z%;'  
r C[6lIP  
02AI%OOH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iO1nwl !#  
uk`8X`'  
template < typename Func, typename aPicker > rAQF9O[  
class binder_1 W&"|}Pi/  
  { '[P}&<ie,  
Func fn; :Zw @yt  
aPicker pk; 4\ /*jA  
public : _L.n,  
V_U'P>_I  
template < typename T > K,xW6DiH  
  struct result_1 Zszs1{t  
  { Lp:6 ;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; smAC,-6 ]~  
} ; o[6y+<'o  
^b?2N/m@  
template < typename T1, typename T2 > S(eQ{rSs  
  struct result_2 IF k  
  { B`#h{)[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ZC^C  
} ; \[wCp*;1}  
cX2^wu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MN;/*t  
nw'-`*'rj  
template < typename T > s0LA^2U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NSLVD[yT  
  { nX%AeDBAT  
  return fn(pk(t)); \94jrr  
} &b C}3D  
template < typename T1, typename T2 > h!]"R<QQdu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FY;+PY@I{  
  { fJ80tt?r  
  return fn(pk(t1, t2)); GaNq2G  
} +S{  
} ; f5dR 5G  
=LH}YUmd  
ddpl Pzm#  
一目了然不是么? m24v@?*  
最后实现bind ]gd/}m)1  
KHj6Tg;)  
ML!9:vz  
template < typename Func, typename aPicker > : 1)}Epo,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j64 4V|z  
  { X}JWf<=q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KjR4=9MD  
} }N3`gCy9eN  
0'ZYO.y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0g(6r-2)7  
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。 A]y*so!)>  
0o/B{|rv  
十一. phoenix 2*[Un(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #Q6w+"  
LdTIR]  
for_each(v.begin(), v.end(), *%- ?54B  
( @!H '+c  
do_ m4**>!I  
[ pzEABA   
  cout << _1 <<   " , " u(vw|nj`  
] (wL3 +  
.while_( -- _1), &6"P7X  
cout << var( " \n " ) Ggd lVi 2  
) 5RhF+p4  
); d(l|hmj4j9  
R7aXR\ R  
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: !kh{9I>M  
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 ,olwwv_8G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |zMqJ.qu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /?3:X *  
Mvof%I  
BMjfqX  
template < typename Cond, typename Actor > UH40~LxIma  
class do_while eY3=|RR  
  { .~<]HAwq  
Cond cd; &:auB:b  
Actor act; 2v^lD('  
public : (t74a E pi  
template < typename T > 5'9.np F)  
  struct result_1 ,8`O7V{W  
  { u9}!Gq  
  typedef int result_type;  ^@q#$/z  
} ; Y(z }[`2  
`@\^m_!}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u%aFb*  
hT=f;6$  
template < typename T >  ~^7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PN9^[X  
  { Vj7Hgc-,  
  do 0Q3YN(  
    { ;&`:|Hf*  
  act(t); `r.N  
  } |KaR n;BM  
  while (cd(t)); 2lJZw@  
  return   0 ; Gbx";Y8  
} nk>8SW^  
} ; 0%;M VMH  
;(`e^IVf  
yjv&4pIc1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MBv/  
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。 UFk!dK+  
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。 D?J#u;h~f  
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。 nr<.YeJ  
下面就是产生这个functor的类: \d$Rd")w  
.r*#OUC  
a'^0.1  
template < typename Actor > g`.{K"N>!  
class do_while_actor m|`VJ 0  
  { U_}hfLILi  
Actor act; +<B|qcT!  
public : :4]J2U\@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m/" J s  
W%H]Uyt  
template < typename Cond > #O><A&FrF`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mR!rn^<l  
} ; /6smVz@O  
L3g9b53\  
*CT.G'bQX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8LeK wb  
最后,是那个do_ x36NL^  
ofl'G]/$+  
,=x RoXYB}  
class do_while_invoker Djyp3uUA/  
  { {[N?+ZJD*L  
public : *H?t;,\  
template < typename Actor > e-jw^   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6VGo>b;  
  { c0SX]4} G  
  return do_while_actor < Actor > (act); k5g@myb-  
} O68bzi]  
} do_; ^}tL nF  
uGM>C"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D|"sE>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s ?5 d  
最后来说说怎么处理break和continue RpULm1b  
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。 a&8l[xe1  
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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