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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )c<X.4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g7l?/p[n  
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, 6k=*O|r  
"9v4'"  
]aZ3_<b  
%wQE lkB  
  class filler Gbwq rH+  
  { PAy/"R9DT-  
public : nB9(y4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  WJ&a9]&C  
} ; gucgNpX  
%E"dha JY  
PR2;+i3  
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: /cX%XZg  
c}G\F$  
=M],5<2;  
VkD}gJY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q`zW[Y&]  
=K;M\_k%y  
>Tp`Kri  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2[X\*"MQ2  
DedY(JOvB  
3EA+tG4KnO  
9=}&evGm89  
二. 战前分析 /=@V5)  
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。 |44 E:pA  
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 C@P*:L_  
_@D"XL#L  
L;i(@tp|v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IJk<1T7:(W  
  /* --------------------------------------------- */ 2uzy]faM  
vector < int *> vp( 10 ); ,Zva^5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O$(#gB'B  
/* --------------------------------------------- */ vUR@P  -  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wv.HPmq  
/* --------------------------------------------- */ TMG|"|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (&!x2M  
  /* --------------------------------------------- */ (7A-cC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d",VOhW7)S  
/* --------------------------------------------- */ O gtrp)x9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j2`%sBo  
H$k2S5,,z  
8zrLl:{  
?BnX<dbi&  
看了之后,我们可以思考一些问题: E#VF7 9L  
1._1, _2是什么? =5q_aK#i  
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。 W690N&Wz  
2._1 = 1是在做什么? MWI7u7{  
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。 _-:CU  
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。 .!)i    
pnp)- a*7  
ZkmY pi[  
三. 动工 A(D3wctdr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #By~gcN  
:zQNnq:|  
dfMi]rs!<  
Lk]W?  
template < typename T > 6FFM-9*|[  
class assignment %fIYWu`X  
  { ` 1v Dp.  
T value; BV)) #D9  
public : vEc<|t  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;$g?W"  
template < typename T2 > Sv\399(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )ml#2XP!f  
} ; T_ga?G<  
'B;n&tJ   
Wg=qlux-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a49t/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "]}?{2i;  
CE7{>pl  
3XIL; 5  
Gg y7xb  
  class holder `4-m$ab  
  { 9cQ;h37J>  
public : u,JUMH]@  
template < typename T > }$` PZUw>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cuh Z_l  
  { jP\5bg-}  
  return assignment < T > (t); jE2EoQ i,  
} hg-M>|s7  
} ; 'xu! t'l&  
ke2}@|?t  
3|(3jIa  
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: 'iX y?l  
|4!G@-2V:I  
  static holder _1; Bejk^V~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /Q2HN(Y  
.RpWE.C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w"q^8"j!  
而不用手动写一个函数对象。 :_:o%  
E&;;2  
XB<Q A>dLh  
~_|CXPiQ8  
四. 问题分析 `k -|G2  
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。 a,eEP43dn  
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。 scPvuHzl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a)' P/P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kd OIL2T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ga\kvMtr  
v+W4wD  
五. 问题1:一致性 &#;lmYyaui  
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?| wPvYnhr|G-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `S|T&|ad0  
.>NPgd I  
struct holder {yM@3v~  
  { T~~K~a \8  
  // 5z Pn-1uW  
  template < typename T > Q6r7UM  
T &   operator ()( const T & r) const >/'/^h  
  { Pv\-D<&@m  
  return (T & )r; oO9yI^  
} ~H:.&'E  
} ; ?:3rVfO  
:'sMrf_EA  
这样的话assignment也必须相应改动: \{54mM~  
GpCjoNcW{  
template < typename Left, typename Right > .RPh#FI6J  
class assignment 22Oe~W;  
  { A5~OHmeK  
Left l; nTHCb>,vM  
Right r; ZOy^TR  
public : G|j8iV O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %[OZ;q& X  
template < typename T2 > `!C5"i8+i2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PoZxT-U  
} ; FSb4RuD9  
6SEq 2   
同时,holder的operator=也需要改动: $1n\jN  
$*C'{&2  
template < typename T > 8aI^vP"7`=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -Xt0=3,  
  { ^-,@D+eW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .50ql[En  
} T^S $|d  
-*;JUSGh  
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。 f`-UC_(;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |3Bms d/3  
ZdlQ}l#F  
return l(rhs) = r; C;m*0#9D  
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。 Tua#~.3}J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +0M0g_sk  
U,V+qnS  
template < typename Tp > N a<);Pg  
class constant_t Wux[h8G  
  { !JbWxGN`jn  
  const Tp t; *#j_nNM4  
public : 3ZhuC".c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k; ned  
template < typename T > X{P=2h#g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HAAU2A9B2  
  { %VS+?4ww  
  return t; %(>,eee_  
} 3zzl|+# 6  
} ; {`V ^V_  
Jm,tN/o*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Tb!jIe  
下面就可以修改holder的operator=了 :~'R|l  
`{xKU8j^  
template < typename T > j>Cp4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,=dc-%J  
  { !mK}Rim~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y0,>_MS  
} MbXtmQ%C8  
sZ#U{LI  
同时也要修改assignment的operator() Dq`$3ZeA  
!CR#Fyt+9  
template < typename T2 > d*l2x[8}g-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } , nW)A/?}  
现在代码看起来就很一致了。 5-POY ug  
C'a#.LM  
六. 问题2:链式操作 I[bWd{i:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 af|x(:!H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 41I2t(H @z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D/puK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,&s%^I+CC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -(9TM*)O  
:Q"p!,X=-  
template < typename T > 9z7rv,  
struct result_1 HrHtA]  
  { f'O cW* t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ov,[F< GT  
} ; &)!4rABn  
WZcAwYB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: UHX,s  
~;0W +  
template < typename T > 6/&|)gW',  
struct   ref !G;|~|fMV  
  { z~#d@c\  
typedef T & reference; 1:Wl/9mL  
} ; K1zH\wH  
template < typename T > q:9CFAX0=  
struct   ref < T &> "-g5$v$de  
  { ?7TuE!!M  
typedef T & reference; 6`Diz_(  
} ; QUWx\hqE  
{gI%-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G|qsJ  
BB.120v&N  
template < typename T > [H {2<!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \Yr&vX/[p  
  { _eUd RL>  
  return l(t) = r(t); YB3 76/  
} LKYcE;n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L@`:mK+;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z4JhLef%  
qEfg-`*M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {}"a_L&[;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cRP!O|I`]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ow*^z78M{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >)VWXv0  
最后的布局是: CQH^VTQ  
                Add .qrS[ w  
              /   \ G' mg-{  
            Divide   5 na_Wp^;  
            /   \ AU<A\  
          _1     3 yv\ j&B|  
似乎一切都解决了?不。 \6;b.&%w2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %XH%.Ps/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 I$*LMzve  
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: 9(hI%idq  
-d^c!Iu|  
template < typename Right > vGchKN~_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >f(M5v(D\  
Right & rt) const U _~r0  
  { 8}?w %FsN#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fk\hrVP  
}  jRhRw;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "89L^I  
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。 rAS2qt  
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。 Vn?|\3KY  
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。 69N8COLB  
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。 >Y;[+#H[  
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? S%o6cl=  
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: scZ&}Ni  
3 ]w a8|  
template < class Action > fK+[r1^  
class picker : public Action rS_pv=0S  
  { fkD-mRKw  
public : ~LJtlJ 0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [#+klP$  
  // all the operator overloaded =H?^G[y  
} ; rmPJid[8B~  
Wt!8.d} =  
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。 q0(-"}2l  
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: NGkWr  
QT\"r T9#  
template < typename Right > @^nE^;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [9\Mf4lh#  
  {  %9_jF"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W/u_<\  
} U[6 ~ad a  
S y^et  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G4G<Ow)`  
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。 L6J.^tpO  
9eEA80i7  
template < typename T >   struct picker_maker I?CfdI  
  { !}=#h8fv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;upYam"  
} ; T 2Gscey  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pXK-,7-  
  { Zz!yv(e)H  
typedef picker < T > result; spTIhZ  
} ; 6&,9=(:J&R  
 4q\gFFV4  
下面总的结构就有了: 7A{,)Y/w ^  
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。 Y/qs\c+  
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。 \{ff7_mLo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :xC1Ka%~  
至此链式操作完美实现。 l|fb;Giq=D  
s(y=u>  
#xt-65^  
七. 问题3 cCqmrjUmV  
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。 As(6E}{S  
G<`6S5J>hr  
template < typename T1, typename T2 > mw~$;64;a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a ~F\ 2`Q  
  { XRXQ 7\n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (*Q8!"D^6  
} a 9Kws[  
?F9c6$|  
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: Z=^~]Mfa  
5wb R}`8  
template < typename T1, typename T2 > q=;U(,Y  
struct result_2 #fq&yjl#A  
  { 6d;RtCENo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '@WS7`@-y  
} ; E<77Tj  
_p0G8  
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? B4w/cIj_  
这个差事就留给了holder自己。 L+.-aB2!d  
    UGQH wz  
'v_k #%  
template < int Order > DxxY<OkN  
class holder; M ~5Ja0N~  
template <> &o7"L;  
class holder < 1 > eV(   
  { 4*?i!<N9  
public : s\q m  
template < typename T > L^??*XEUJ  
  struct result_1 Z!I#Z2X  
  { :nxBM#:xu  
  typedef T & result; hf5+$^RZ  
} ; yX CJ?  
template < typename T1, typename T2 > hh<ryuZ  
  struct result_2 $8fJDN  
  { ~-#8j3 J;  
  typedef T1 & result; Ev,b5KelD  
} ; 5KL??ao-  
template < typename T > +}Qq#^:_\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const . r \g]  
  { Q,n Xc  
  return (T & )r; +]0/:\(B  
} 1a'0cSH  
template < typename T1, typename T2 > 2I0Zr;\f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @c;:D`\p1C  
  { a+P^?N  
  return (T1 & )r1; kNv/L $oG  
} zUz j F  
} ; EO G&Xa  
k .W1bF9n6  
template <> II{"6YI>  
class holder < 2 > x k&# fW^r  
  { Rz=wInFs  
public : ilkN3J  
template < typename T > ^) 5*?8#  
  struct result_1 u*8x.UE8C0  
  { /`b`ai8`8  
  typedef T & result; m-HBoN  
} ; 7X/KQ97  
template < typename T1, typename T2 > FXFyF*w2  
  struct result_2 1_5]3+r_U-  
  { b}Wm-]|+  
  typedef T2 & result; husk\  
} ; q82yh&  
template < typename T > AzFS6<_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I Ab-O  
  { =90)=Pxd  
  return (T & )r; M Jtn)gXb  
} l vfplA  
template < typename T1, typename T2 > f<*-;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xGt>X77  
  { 8RU91H8fE  
  return (T2 & )r2; 7>xfQ  
} g!!:o(k  
} ; U&u~i 3  
:KBy(}V  
gi<%: [jT  
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> >。 <Eh_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WU{9lL=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |/~ISB  
~o8x3`CoF  
return l(i, j) = r(i, j); 3(=QY)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jDCf]NvOPM  
$B?IE#7S4  
  return ( int & )i; ]s}9-!{O  
  return ( int & )j; K'S \$  
最后执行i = j; r<EwtO+x  
可见,参数被正确的选择了。 :djbZ><  
:;N2hnHoG  
s+6tdBvzs  
4x?4[J~u[  
->5[C0: ]  
八. 中期总结 <& iLMb:%  
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: F3&:KZ!V&m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TJz} 8-#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。 $(&+NJ$U$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }Ih5`$   
Nuc2CB)J  
mjJ/rx{kbw  
xOdL ct  
>W^)1E,Qh  
.'=-@W*  
九. 简化 \Vl)q>K _h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 M nDa ag  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "rR$2`v"  
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: # #/ l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SI:Iv:>  
  +-*/&|^等 o 5<w2(  
2. 返回引用。 N3@gvS  
  =,各种复合赋值等 dW#?{n-H<  
3. 返回固定类型。 T)*tCp]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q6=>*}Cm6m  
4. 原样返回。 YbP}d&L  
  operator, 8o[+>W  
5. 返回解引用的类型。 *M+CA_I(  
  operator*(单目) :[bpMP<bz;  
6. 返回地址。 xZ>@wBQ  
  operator&(单目) 0<42\ya  
7. 下表访问返回类型。 /[>zFYaQ  
  operator[] CAbT9W z&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4 |xQQv  
  operator<<和operator>> 4\(|V fy  
AqjEz+TVt  
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。 s Vg89I&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ANXN.V  
2>Sr04Pt  
template < typename Left > vKTCS  
struct value_return d?>pcT)G_  
  { . /~#  
template < typename T > qaEWK0  
  struct result_1 js)I%Z  
  { {z7kW@c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =xRxr @  
} ; T#D*B]oZ}  
+ wF5(  
template < typename T1, typename T2 > ^1`T_+#[s  
  struct result_2 GE |P)VO  
  { h SU|rVi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Qd"u$~ qC  
} ; xoNn'LF#u  
} ; A&=`?4>  
 b~Oc:  
Pc=:j(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S<"`9r)av  
~ ]^<*R  
下面我们来剥离functor中的operator()  @po|07  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }BLT2]y0  
J3AS"+]  
return l(t) op r(t) cT3s{k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b"&1l2\ A  
return op l(t) U$T (R2@  
return op l(t1, t2) o3>D~9  
return l(t) op {iq)[)n  
return l(t1, t2) op o Np4> 7Lk  
return l(t)[r(t)] a~O](/+p;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E]%&)3O[  
fg~9{1B  
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: q%c"`u/v/  
单目: return f(l(t), r(t)); N="H 06t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +y|H#(wBP  
双目: return f(l(t)); cK6IyJx-  
return f(l(t1, t2)); 1iIag}?p  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q)l~?Fx  
6Z68n  
struct meta_divide Ar1X mHq  
  { 1}b1RKKj<  
template < typename T1, typename T2 > h!~u^Z.7<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P>;uS  
  { iM{UB=C  
  return t1 / t2; ~OOD#/  
} v#Y9O6g]T  
} ; r`!S*zK  
,P$Crs[  
这个工作可以让宏来做: lr&O@ 5"oy  
`~{ 0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =@ "'aCU/  
template < typename T1, typename T2 > \ * 2s(TW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0vi\o`**Mj  
以后可以直接用 _3 3YgO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _chX {_Hu-  
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 i`HXBq!|w  
(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。。。) #dm"!I>g  
pPt w(5bH  
+*P;Vb6D  
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 yB,{:kq7D  
:gacP?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lO5*n|Ic,  
class unary_op : public Rettype D-4\AzIb  
  { Vh;P,no#  
    Left l; ">NPp\t>/Z  
public : + hKH\]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l?swW+ x\  
O5?3 nYHa  
template < typename T > !:w&eFC6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PR*qyELu  
      { zwpgf  
      return FuncType::execute(l(t)); |!?`KO{  
    } |4A938'4j  
ck\gazo~q  
    template < typename T1, typename T2 > T^n0=|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ctWH?b/ua  
      { x\2N @*I:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Hy0l"CA*|  
    } V( bU=;Qo  
} ; >)`V $x  
vqnFyd   
tA6x  
同样还可以申明一个binary_op ^=gzm s  
?q+^U>wy&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i>n)T  
class binary_op : public Rettype n8vteGQ  
  { BA cnFO  
    Left l; $Hbd:1%i {  
Right r; VA0p1AD  
public : @8xa"Dc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XZ!^kftyW  
,zU7UL^I  
template < typename T > E]IPag8C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,I|TjC5  
      { #{oGmzG!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NamO5(1C  
    } !JC!GS"M5  
Mk$Pt  
    template < typename T1, typename T2 > %K|+4ZY3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vaOCH*}h  
      { 5fVm392+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #K _E/~  
    } zM*PN|/%sH  
} ; CH3bpZv  
h|S6LgB  
*{e?%!Q  
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 Zo(p6rku  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q( \2(x\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _ZU.;0  
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。 #+]-}v3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Fi!XaO  
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。。。 ss>p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |g}~7*+i  
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) #X?#v7i",D  
下面是修改过的unary_op m?#J`?E  
?g\SF}2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7o5~J)qIC  
class unary_op a]mPc^h  
  { ;'g.%  
Left l; (D 5.NB%@  
  _pS!sY~d  
public : E A8>{}Z*  
L-v-KO6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c (Gl3^  
QN$Ac.F  
template < typename T > o#ajBOJ  
  struct result_1 `tb@x ^  
  { KJ&~z? X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KeiPo KhZi  
} ; :VEy\ R>W  
]&l%L4Z  
template < typename T1, typename T2 > DeTD.)pS  
  struct result_2 &z"sT*3  
  { loPBHoE3@H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q&`>&k  
} ; :P1/kYg  
!tL&Ktoj  
template < typename T1, typename T2 > ehCZhi~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uk)6%  
  { =u^{Jvl[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sd0y=!Pj=  
} 7 ,![oY[  
ahJu+y  
template < typename T > !W ,pjW%Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?()$imb*  
  { M~/R1\'&j  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,\cO>y@  
} `aw5"ns^V  
YPY'[j(p`n  
} ; b=-LQkcZhK  
iB=v >8l%  
<h"*"q|9  
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 |Q _]+[  
好啦,现在才真正完美了。 HECZZnM  
现在在picker里面就可以这么添加了: r{~@hd'Aj  
y$n`+%_  
template < typename Right > RU' WHk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !gfz4f&  
  { J6VG j=/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (2vf <x  
} lx!9KQAM*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c[xH:$G?Y  
jdF~0#vH  
~>( N<:N  
 b jq1",  
vid(^2+  
十. bind kj4t![o+  
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。 EFYyr f@  
先来分析一下一段例子 2]f"(X4jp  
(.DX</f/4  
H!+T2<F9R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w[V71Iej  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b&$sY!iU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GG@&jcp7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 QNzx(IV@  
我们来写个简单的。 - #ta/*TT:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8eVQnp*  
对于函数对象类的版本: HAi'0%"  
C"We>!  
template < typename Func > Ehv*E  
struct functor_trait 'n)]"G|  
  { %O<  qw  
typedef typename Func::result_type result_type; :$#"; t|  
} ; b2Jgg&?G  
对于无参数函数的版本: %HNe"7gk  
\D]H>i$  
template < typename Ret > q["T6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X~Yj#@  
  { u=5~^ 9  
typedef Ret result_type; 6,*o;<k[  
} ; y_=},a  
对于单参数函数的版本: 9Fkzt=(E~  
Po=@ 6oB  
template < typename Ret, typename V1 > /4R|QD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H#LlxD)q  
  { Y_}DF.>I P  
typedef Ret result_type; d1`us G"  
} ; >J \}&!8,  
对于双参数函数的版本: 4l6+8/Y  
-]?F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QF7iU@%-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ftqi>^i  
  { b\U p(]  
typedef Ret result_type; f0^DsP  
} ; iYyJq;S   
等等。。。 BtZycI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8u401ddg  
0PK*ULwSN  
template < typename Func > 3r)<:4a u&  
struct func_return ^_cR  
  { c%|18dV  
template < typename T > ;LBq!  
  struct result_1 dz6i~&  
  { \.R+|`{tf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ny.s u?E  
} ; F`3J=AJOJ  
L0Fhjbc  
template < typename T1, typename T2 > (oYM}#Q  
  struct result_2 V=@M!;'<  
  { YB}p`b42L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Y%?kQ^  
} ; 6n 2LG  
} ; !i|]OnJY  
ZS-O,[  
5F8sigr/h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q x1}e  
~t $zypw  
template < typename Func, typename aPicker > 8?L7h\)-  
class binder_1 g]=w_  
  { N* C"+2  
Func fn; (>OCLmV$  
aPicker pk; n 2k&yL+a  
public : 0V5 RZ`.  
!Ol>![  
template < typename T > 9K>$  
  struct result_1 bUW`MH7yJ  
  { `[.':"~2N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >lo,0oG  
} ; !;YmLJk;hN  
PLi[T4u  
template < typename T1, typename T2 > nJ.<yrzi  
  struct result_2 %CxrXU  
  { S}=euY'i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .H,wdzg)  
} ; `XwFH#_  
%lw!4Z\gg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S z3@h"  
FQbF)K~e  
template < typename T > +$eEZ;4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^_5Nh^  
  { qc*z`Wz:  
  return fn(pk(t)); }}";)}C`  
} PKT/U^2X]  
template < typename T1, typename T2 > (W7cQ>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A.!V*1h{  
  { ![wV}. }  
  return fn(pk(t1, t2)); z;dD }Fo  
} PD$g W`V  
} ; PXZ ZPW/  
d$uh .?F5  
dv+)U9at  
一目了然不是么? n$*'J9W~  
最后实现bind t?1+Yw./em  
7 I/  
a'LM6A8~x  
template < typename Func, typename aPicker > L6^Qn%:OTd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) edt(Zzk@3-  
  { ,cR=W|6cQm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A6APU><dm^  
} tN' -4<+  
p/|": (U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z|YiYQl[)  
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。 A9_)}  
3Z *'  
十一. phoenix NR8YVO)5$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v2>.+Eh#  
pPUv8, %  
for_each(v.begin(), v.end(), HWFI6N  
( w6k\po=  
do_ lNcXBtwK@#  
[ 2=3pV!)4}  
  cout << _1 <<   " , " IK%fX/tDyc  
] f^8,Z+n  
.while_( -- _1), QU/Q5k  
cout << var( " \n " ) MtYi8"+<e.  
) |22~.9S  
); -kp! .c  
WXqrx*?*+  
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: uTN mt]  
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 ;?/v}$Pa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ou~|Q&f'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qB`zyd8yu  
#`tn:cP  
 g?qh  
template < typename Cond, typename Actor > U*G9fpVy  
class do_while [vuqH:Ln  
  { K)|#FRPM u  
Cond cd; 6{rH|Z  
Actor act; fqaysy  
public : 5>J{JW|  
template < typename T > A^PCI*SN[  
  struct result_1 CD\k.  
  { ]XX8l:+  
  typedef int result_type; &J~vXk: !  
} ; YYrXLt:  
;dt&* ]wA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _y Q*  
o(iN}.c  
template < typename T > X G fLi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nwlo,[  
  { Y[=Gv6Fr  
  do 0ad -4  
    { Jsi [,|G  
  act(t); uf;^yQi  
  } $9v:(:!Bm  
  while (cd(t)); RW!D! ~  
  return   0 ; +kF$I7LN  
}  =(kwMJ  
} ; (>*<<a22  
JO:40V?op  
zmf`}j[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5}3Q}o#  
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。 38IVSK_  
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。 #t /.fd  
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。 {K-]nh/  
下面就是产生这个functor的类: 9Ny{2m=Ye  
[4:_6vd7X  
V#;6 <H"  
template < typename Actor > =/@c9QaV B  
class do_while_actor :]%z8,6k  
  { IxwOzpr  
Actor act; jq{rNxdGx  
public : ,^ MA,"8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gd>Op  
|r"1 &ow5  
template < typename Cond > Sr)rKc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q^],K'  
} ; Zfyr& ]"  
{s}@$rW  
wy5vn?T@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t.m65  
最后,是那个do_ OHeVm-VC  
* iW>i^  
zR2'xE*  
class do_while_invoker cDMA#gp  
  { "(/ 1]EH`  
public : (,eH*/~/  
template < typename Actor > mjbr}9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2F(zHa  
  { g+gHIb7{  
  return do_while_actor < Actor > (act); (q+U5Ls6  
} "=I ioY  
} do_; '`^<*;w  
,o-BJ 069  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H"W%+{AR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $FEG0&  
最后来说说怎么处理break和continue CK1Xdyf_S  
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。 6y&d\_?Y  
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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