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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %j">&U.[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^-u HdafP  
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, w<Cmzkf  
rcx;3Vne  
S I7B6c  
xbC8Amo;8"  
  class filler aT#{t {gkA  
  { i4n b#  
public : &ZN'Ey?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sjI[Vq  
} ; s;s-6%p  
|WU`p  
e6HlOGPVQH  
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: tR* W-%  
Rr4CcM  
i*R:WTw#  
|OZ>/l {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); id+m [']+  
#0g#W  
lE)rRG+JLW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {(}w4.!  
=t$mbI   
LGROEn<*d  
P0ltN  
二. 战前分析 Kxc$wN<  
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。 +?Jk@lE<  
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 9c{%m4  
W}k?gg=  
-`dxx)x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kn#xY3W6  
  /* --------------------------------------------- */ CS5jJi"pD3  
vector < int *> vp( 10 ); {]\uR-a(o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N~5WA3xd  
/* --------------------------------------------- */ :F>L;mp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @MZ6E$I  
/* --------------------------------------------- */ x;FO|fH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mnQjX ?  
  /* --------------------------------------------- */ .8qzU47E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5V nr"d  
/* --------------------------------------------- */ RO$ @>vL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ( ssH=a  
:+ 9Ft>  
8U2 wH  
B:- KZuO  
看了之后,我们可以思考一些问题: |369@un6  
1._1, _2是什么? ?PE1aB+{:  
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。 IEoR7:  
2._1 = 1是在做什么? ;}eEG{`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。 A,lw-(.z4Z  
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。 &lh_-@Xz  
|:=b9kv  
2x`xyR_Q.R  
三. 动工 *KjVPs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pm W6~%}*  
_X%6+0M  
H"FflmUO  
xeYySM=  
template < typename T > 2gL[\/s  
class assignment /ik)4]>  
  { e,#+Xx0M  
T value; 9S H<d)^  
public : Gp ^ owr  
assignment( const T & v) : value(v) {} TtwJ,&b  
template < typename T2 >  Z|:_ c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Og$eQS  
} ; Ag>>B9  
fb0T/JT w  
1Fvv/Tj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +wz`_i)!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [Yx-l;78  
/R(U>pZ  
p*AP 'cR  
7o965h  
  class holder @8M'<tr<z  
  { tLXn?aNY  
public : UOLTCp?M;J  
template < typename T > S0.- >"L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t)oES>W1  
  { (ciGLfNG  
  return assignment < T > (t); U-~*5Dd  
} yA !3XUi  
} ; n^JUZ8  
f^6&Fb>  
 g`)/x\  
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: igRDt{}  
^i`3cCFB<  
  static holder _1; E2qB:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lk*0c {_L  
{m+S{dWp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kKxL04  
而不用手动写一个函数对象。 %|`:5s-T%  
$dx1[ V+_  
*%Nns',  
 '{j\0  
四. 问题分析 p-T~x$"c|  
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。 m0BG9~p|  
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。 de=5=>P7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U5On-T5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =0PNHO\gl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^B<PD]  
}j5R@I6P  
五. 问题1:一致性 /\,_P  
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?| Io,/ +#|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kH>vD = q>  
K)9j je  
struct holder H#kAm!H  
  { +Dq|l}  
  // VGTeuu5i  
  template < typename T > q(ZB.  
T &   operator ()( const T & r) const RR~sEUCo{  
  { LM"W)S  
  return (T & )r; 'FPcAW^8  
} VeNNsg>&  
} ; fXF=F,!t  
Xa{~a3Wy  
这样的话assignment也必须相应改动: fw1;i  
v|4STR  
template < typename Left, typename Right > nxn[ ~~  
class assignment i_[ HcgT-  
  { Q8;x9o@p  
Left l; F1?CqN M  
Right r; 'uP'P#  
public : (opROsFh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AQnJxIL:  
template < typename T2 > z&C{8aQ'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -(/2_&"  
} ; 3D?IG\3  
c]s (u+i  
同时,holder的operator=也需要改动: c ,h.`~{  
eEWro F  
template < typename T > r%g <h T 8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E(aX4^]g  
  { =1{H Sf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7X9+Qj;  
} $I)Tk`=  
YiIddQ  
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。 sW]yuu!/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vF.?] u  
wE,=%?"  
return l(rhs) = r; I<D&,LFH*w  
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。 2cs?("8e%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aJK-O"0/  
S 0R8'Y  
template < typename Tp > [Vrc:%Jk  
class constant_t g^s+C Z  
  { wq:b j=j  
  const Tp t; M(;y~ |e  
public : ['51FulDR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $?]@_=  
template < typename T > F9m2C'U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tl{]gz  
  { ql!5m\  
  return t; p/ziFpU  
} '\ph`Run  
} ; 8_^'(]  
 uD.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $:%*gY4~76  
下面就可以修改holder的operator=了 iN:G/ss4O  
s0C?Bb}?  
template < typename T > $\0cJCQ3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jHkyF`<+  
  { fap|SMGt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MAuM)8_P/|  
} ppwd-^f3j  
w$DG=!  
同时也要修改assignment的operator() %-@'CNP  
rtB|N-  
template < typename T2 > +l2e[P+qA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /p"U  
现在代码看起来就很一致了。 g6rv`I $l  
B8bvp:Ho|  
六. 问题2:链式操作 iyA*J CD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4/*]`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bh=\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J>f /u:.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3q'K5} _  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +O|_P`HBoI  
<ldid]o #  
template < typename T > c+szU}(f6(  
struct result_1 .Lr`j8  
  { ^z[_U}N\}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q1N4X7<_  
} ; JiKImz  
H "Q(2I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S 3{Dn  
C$KaT3I  
template < typename T > Y h^WTysBn  
struct   ref 2B6^ ]pSk  
  { `y1BTe&  
typedef T & reference; aj&\CJ  
} ; @;||p eU  
template < typename T > `^O'V}T  
struct   ref < T &> hWe}' L-  
  { y\[L?Rmd  
typedef T & reference; i0ILb/LS  
} ; cj$,ob&DX  
-0A@38, }  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !Bag}|#  
ot-(4Y  
template < typename T > Ly^E& ,)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X32RZ9y  
  { lKf Mp1  
  return l(t) = r(t); @)  
}  ]a78tTi  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Sv.KI{;v$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \z2vV +f  
y' 2<qj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fy9uLl}h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vad|Rpl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zn?8\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "EJ\]S]$X  
最后的布局是: OZ eiH X!  
                Add 8r2XGR  
              /   \  UP\8w#~  
            Divide   5 {;U}:Dx  
            /   \ w+Ad$4Pf"  
          _1     3 G"}qV%"6"  
似乎一切都解决了?不。 -s{R/6 :  
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。 [Dnusp7e  
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。 (&q@~ dJ  
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: w#W5}i&x  
[fd~nD#.  
template < typename Right > }'u3U"9)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }%_qx|(P|t  
Right & rt) const HTxB=Q|  
  { O:2 #_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <inl{CX/  
} %wOOzp`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y@q1c*|  
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。 QxKAXq@)i  
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。 [.M  
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。 Q{O/xLf  
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。 ;9K[~  
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? IoQr+:_R  
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: ggMUdlU  
&Y 'z?N  
template < class Action > AlUJ1^o)  
class picker : public Action A8J?A#R*{q  
  { ',DeP>'%>  
public : Xu6jHJ@x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JFe4/ V  
  // all the operator overloaded g .3f2w  
} ; ! &y  
JAN|aCzD  
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。 ,Ie<'>hd  
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: tzZ|S<e6=\  
eDuX"/kHA  
template < typename Right > Bhj:9%`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &.hoC Po$  
  { JL@F~U9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lg8 ]dBXu  
} D4d]3|/T  
*`%4loW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Xi2G@D  
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。 T)`gm{T  
#uB[&GG}W  
template < typename T >   struct picker_maker Yi[4DfA  
  { q{/*n]K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X+@s]  
} ; =<Hy"4+?.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +5#x6[  
  { !TGr.R  
typedef picker < T > result; P?xA$_+  
} ; 6F,/w:  
Q^nG0<q+  
下面总的结构就有了: [@g~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }lH;[+u3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c$/<l5Uw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {JTmP`&l  
至此链式操作完美实现。 >)4.$#H  
Il|GCj*N  
^[0" vtb  
七. 问题3 (Bsw/wv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :|=- (z  
}N@n{bu+  
template < typename T1, typename T2 > I`3d;l;d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6I"C~&dt  
  { ad9EG#mD#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f:S}h-AL&  
} A3j"/eKi2  
)x)gHY8;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: % ^e@`0L  
3<+z46`?  
template < typename T1, typename T2 > a`s/qi  
struct result_2 KA?v.s  
  { G<|:605  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8'+7i8e  
} ; Xt\Dy   
QOd!]*W`?m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Gj)uy jct  
这个差事就留给了holder自己。 * ]>])ms)  
    z1#oW f{*  
,^HS`!s[ E  
template < int Order > (N7O+3+G  
class holder; {|Bd?U;  
template <> \,hrk~4U;(  
class holder < 1 > #.o0mguU  
  { Q]^Yi1PbS  
public : h+5 @I%WX  
template < typename T > LGAX"/LX  
  struct result_1 A4}#U=3tI  
  { .ByU  
  typedef T & result; b22LT52  
} ; pcNSL'u+  
template < typename T1, typename T2 > db'K!M)  
  struct result_2 vsc&Ju%k  
  { }{A?PHV5  
  typedef T1 & result; j"i#R1T  
} ; \x(.d.l/  
template < typename T > zx7#)*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x vdY 8%S  
  { dt<~sOT3s  
  return (T & )r; -nOq\RYV  
} v"/TmiZ  
template < typename T1, typename T2 > ZOC#i i`:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F'rt>YvF  
  { T30Zk*V  
  return (T1 & )r1; ",T` \8&@e  
} h^Qh9G0dn  
} ; ETe-  
"U*5Z:8?9  
template <> ' Wtf>`  
class holder < 2 > I ld7}R  
  { g1ytT%]  
public : dGU8+)2cn  
template < typename T > K0v.3  
  struct result_1 ?3Pazc]+|  
  { (U_wp's  
  typedef T & result; qv$!\T  
} ; H}B2A"  
template < typename T1, typename T2 > Jl_~_Z  
  struct result_2 r,Ds[s)B  
  { v~f'K3fLp  
  typedef T2 & result; <&6u]uKrW  
} ; D,E$_0  
template < typename T > y~dB5/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =tnTdp0F  
  { 9{$8\E9*nd  
  return (T & )r; (uRZxX  
} "Tv:*L5  
template < typename T1, typename T2 > `[OXVs,7"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W"|mpxp  
  { 8?kP*tmcZ  
  return (T2 & )r2; -<PC"B  
} Vha'e3 o!  
} ; 4T%cTH:.9N  
3(C :X1  
_F^$aZt?e  
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> >。 @UV{:]f~e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BKX 9 SL]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YNk|+A.<d  
Ch7Egz l7?  
return l(i, j) = r(i, j); ]Z/R!y?l"G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -p]>Be+^x  
$ o " L;j  
  return ( int & )i; SHwRX? B|  
  return ( int & )j; yjFe'  
最后执行i = j; WcU@~05b  
可见,参数被正确的选择了。 DFc [z"[  
NocFvF7\  
A4 5m)wQ  
P:^=m*d  
Dp`HeSKU^  
八. 中期总结 ;:T9IL  
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: Wy.";/C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Je@kiE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kN.B/itvA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !LiQ 1`V{  
@/ k x er  
ULIFSd Y  
gB >pd?d  
H]]c9`ayt  
~z`/9 ;  
九. 简化 eC;!YG Z  
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。 J.W Ho c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T/NjNEd#  
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: LXNQb6!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }PZ=`w*O  
  +-*/&|^等 79wLT \&  
2. 返回引用。 _ eiF@G  
  =,各种复合赋值等 8%-%AWF]  
3. 返回固定类型。 Hd374U<8]T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BGzO!s*@j  
4. 原样返回。 hlC%HA  
  operator, ]-a{IWVN  
5. 返回解引用的类型。 FT( iX `YQ  
  operator*(单目) ZV( w  
6. 返回地址。 l&Q!mU}  
  operator&(单目) wV:C<Mg7q  
7. 下表访问返回类型。 jtCZfFD?  
  operator[] `kPc!I7Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vhpvO >Q  
  operator<<和operator>> 0bSz4<}  
:u-.T.zZl  
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。 ) $#(ZL^m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N Bz%(? \  
^K;hn,R=  
template < typename Left > Pin/qp&Fa8  
struct value_return "{ FoA3g|  
  { yd*3)6=  
template < typename T > cgN>3cE  
  struct result_1 auL^%M|$R  
  { |Euus5[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pr/]0<s  
} ; 'evv,Q{87  
]"h=Qc  
template < typename T1, typename T2 > )x[HuIRaa  
  struct result_2 V7@ { D  
  { bE4HDq34  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7wi%j!  
} ; Q;wB{vr$  
} ; 'F7VM?HBfg  
[q3+$W \r  
anC+r(jjg9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eO[c lB  
o|rzN\WJn  
下面我们来剥离functor中的operator() !M^\f N1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !DcX8~~@  
%E.S[cf%8&  
return l(t) op r(t) gt@SuX!@{^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q1T@oxV  
return op l(t) jI0]LD1k  
return op l(t1, t2) Ag6uR(uI  
return l(t) op uLK(F B  
return l(t1, t2) op |7c `(.  
return l(t)[r(t)] @c]Xh:I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] */_@a?  
Q7(eq0na  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: CjKRP;5  
单目: return f(l(t), r(t)); ?bI?GvSh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J3IRP/*z  
双目: return f(l(t)); !Rqx2Q  
return f(l(t1, t2)); gQ+9xTd  
下面就是f的实现,以operator/为例 h'!V8'}O?  
t 7^D-l  
struct meta_divide KTv4< c]  
  { s#P:6]Ar  
template < typename T1, typename T2 > sUc iFAb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'hIU_  
  { tT-=hDw  
  return t1 / t2; M5O'=\+,F  
} }"4roJ  
} ; oIxH3T  
x8/us  
这个工作可以让宏来做: h[Mdr  
=fWdk\Wv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vi|Zit  
template < typename T1, typename T2 > \ ]]/lC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (OqHfv  
以后可以直接用 Wj OH/$(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rcf=J){D6  
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 G#lg|# -#  
(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。。。) [+Un ^gD  
o(Kcs-W2  
[gZDQcU  
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 k%Eh{dA  
i| 4_ m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xYwkFB$$*  
class unary_op : public Rettype `xIh\q  
  { tW(+xu36  
    Left l; )eq}MaW+j  
public : H&K3"Ulw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !tBeuemN%  
r<|nwFJ  
template < typename T > y ||@?Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " 5|\X<f  
      { t'aSF{%  
      return FuncType::execute(l(t)); "kr,x3 =  
    } vgo{]:Aj{  
Mz\yPT;Y  
    template < typename T1, typename T2 > PG"@A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =ybGb7?  
      { D'n7&Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kwF]TO S  
    } [>p6   
} ; b0YNac.l  
\u8,!) 4i  
[-58Ezyr  
同样还可以申明一个binary_op Q c3?}os2  
)E~_rDTl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QkE,T0,/?h  
class binary_op : public Rettype Ut_mrb+W  
  { nsl*Dm"*F  
    Left l; 9A+M|;O  
Right r; 9GPb$ gtx  
public : 7}o6_i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :l`i4kx  
I.9o`Q[8&  
template < typename T > h!Y?SO.b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /{R3@,D[]  
      { {XHk6w *-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |*E"G5WZM  
    } ~d>uXrb  
_>i|s|aW  
    template < typename T1, typename T2 > JCcQd 01z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {,Fcd(MU  
      { r{Z[xWIX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SB1[jcJ  
    } ]>vf9]  
} ; 6ZOAmH fs  
T<M?PlED  
9gR.RwR X  
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 !o<ICHHH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u}m.}Mws  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :MBS>owR  
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。 >b43%^yii  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n$ dw<y  
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。。。 7V 'Le2T'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zp#:EZ  
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) B.6`cM^  
下面是修改过的unary_op phS>T  
3SFg#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xKb"p4k9d  
class unary_op LfllO  
  { (Y)!"_|  
Left l; Y'JL(~|  
  pZ\$50t&O  
public : KGQC't  
Xy!&^C` J`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} quRPg)  
`VXZ khm  
template < typename T > - `4Ty*K  
  struct result_1 ENyAF%6  
  { 8 ?" Ze(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _k|g@"  
} ; 0 {,h.:  
UM`nq;>  
template < typename T1, typename T2 > .HCaXFW  
  struct result_2 R=Ymo.zs6  
  { 5v3RVaqZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O8[k_0@  
} ; 6y9C@5p}B  
&N9IcNP  
template < typename T1, typename T2 > 9N1#V K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [9HYO  
  { \ =Nm5:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F"v:}Vy|   
} ,02w@we5  
#Z!#;%S  
template < typename T > 5y}BCY2=/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AI~9m-,mE  
  { jiq2x\\!  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7$#rNYa,z  
} ke^d8Z.  
*:[b'D!A  
} ; (:l(_-O  
5pmQp}}R  
(,U7 R^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !pl_Ao~(  
好啦,现在才真正完美了。 Rhv%6ekI  
现在在picker里面就可以这么添加了: C rfRLsN]  
zu C5@jy.x  
template < typename Right > b@!:=_Mr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fzyzuS$  
  { EU9[F b]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )6 k1 P  
} F0&O/-w&u  
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。 N2% :h;tf  
]$|st^Q  
S QSA%B$<  
WDvV LU`  
Pfk{=y  
十. bind N"K\ick6J  
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。 R~cIT:i  
先来分析一下一段例子 p&uCp7]U  
a-:pJE.'p  
T(gg>_'jh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %:%MUdl6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4ODX 5If  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W.p66IQwL&  
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。 T1bFxim#b  
我们来写个简单的。 pW7kj&a_.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HGb.656r  
对于函数对象类的版本: V>r j$Nc]  
5)8 .  
template < typename Func > 0NrTJ R`  
struct functor_trait &<@%{h@=  
  { rXuAixu!t  
typedef typename Func::result_type result_type; .c03}RTC^  
} ; GeVc\$K-  
对于无参数函数的版本: UC(9Dz  
$^ubo5%  
template < typename Ret > %^T!@uZr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rX:1_q`xA  
  { x~nQm]@`h  
typedef Ret result_type; n{3| E3  
} ; L*v93;|s  
对于单参数函数的版本: 9[Y*k^.!  
O[L\T  
template < typename Ret, typename V1 > #]igB9Cf)w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rCkYfTYI  
  { }.OxJ=M  
typedef Ret result_type; h>.9RX &  
} ; o:4CI  
对于双参数函数的版本: &%}bRPUl  
OK.-]()!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }d@LSaM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T6;>O`B.r  
  { N:d D*[QZ  
typedef Ret result_type; PJ}[D.elO  
} ; \k4M{h6  
等等。。。 tfsh!)u?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dbg|V oNf  
tgc@7  
template < typename Func > ea>[BB3#  
struct func_return wD}EW  
  { _m" ^lo  
template < typename T > <jg8y'm@0  
  struct result_1 x)d2G 6x  
  { V54q"kP,@.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SK}HXG{?  
} ; WVinP(#nfM  
aK!xRnY  
template < typename T1, typename T2 > UUD\bWfn  
  struct result_2 JTjzT2`A.  
  { 8.PXTOhVL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '8L(f w{k  
} ; :C> J-zY  
} ; o%$<LaQG5  
=>P_mPP=  
 5=*@l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )\(lg*?:  
Gi;9 S  
template < typename Func, typename aPicker > RsR] T]4  
class binder_1 0@:Y>qVa  
  { .HQVj'g  
Func fn; 38<~R  
aPicker pk; t]gq+ c Lo  
public : G[y&`Qc)G  
]<Z&=0i#9  
template < typename T > -aC!0O y`  
  struct result_1 t7sUtmq  
  { DS.39NY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; neK*jdaP  
} ; 5c*p2:]  
4RlnnXY  
template < typename T1, typename T2 > _,11EeW@  
  struct result_2 3zk:59  
  { ?&{S~[;l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h5<T.vV  
} ; h 3eGq:!9  
Xqc'R5C w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X S6]C{  
f2BS[$oV4  
template < typename T > 2Zv,K-G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xU#]w6  
  { z<FV1niE  
  return fn(pk(t)); ^)(G(=-Rf  
} u Eu6f  
template < typename T1, typename T2 > n$nne6|O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8}ii3Py  
  { p)K9 ZI  
  return fn(pk(t1, t2)); D!81(}p  
} v$qpcu#o  
} ; bM*Pcxv  
AM1/\R  
}G"r3*  
一目了然不是么? Q>cL?ie  
最后实现bind Xi1q]ps  
i528e{&  
_%AJmt}  
template < typename Func, typename aPicker > Wm];pqN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d#X&Fi   
  { <\qY " .`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3s88#_eT  
} 5q0BG!A%T  
& y#y>([~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9_g>BI;"8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 dqIZ#;:g  
D}=/w+  
十一. phoenix  |JirBz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DQL06`pX/  
KIXwx98  
for_each(v.begin(), v.end(), o06A=4I  
( 'vqj5YTj  
do_ Qi(e`(,'  
[ XhJP87A  
  cout << _1 <<   " , " ]1YYrgi7  
] gOBj0P8s|}  
.while_( -- _1), ;m2"cL>{l  
cout << var( " \n " ) }I` ku.@5  
) yVu^ >  
); &>+I7Ts]  
* K0j5dx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *DPTkMQN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #QJ4o_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H]T2$'U6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R#[QoyJ  
?15POY ?Z  
"jkw8UVz  
template < typename Cond, typename Actor > QZ:]8MHl]  
class do_while < -@,  
  { nr<}Hc^f-  
Cond cd; u&l>cJ'  
Actor act; *SMoodFBS  
public : |j.KFu845  
template < typename T > e+d6R[`M  
  struct result_1 dQWA"6 ?i  
  { %^Q@*+{:f  
  typedef int result_type; ;XKo44%  
} ; pqGf@24c<  
c_D,MW\IC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oHc-0$eMKY  
,=q7}5o Y  
template < typename T > 5 b#" G"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2V=FWuXC"  
  { TnMVHO-  
  do |}]JWsuB  
    { &cn%4Er  
  act(t); K~fDv  i  
  } \( Gf+  
  while (cd(t)); ],fwZd[t  
  return   0 ; ~#N.!e4  
} LB64W ;#h  
} ; W?4&lC^G  
/ %U~lr  
TQb FI;\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `o^;fcnG  
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。 2yCd:wg  
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。 T9XW%/n  
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。 mBD!:V'  
下面就是产生这个functor的类: y(wqcDok|n  
lO5gkOJ?  
Y9I #Q  
template < typename Actor > |({UV-`  
class do_while_actor b;~EJ  
  { sg9x?Bx9  
Actor act; 21)-:rS  
public : ^8f|clw"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .SKNIct M  
; ei<Q =[  
template < typename Cond > !lt\2Ae  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `|ck5DZT5L  
} ; 6S+K*/w  
oE|u;o  
X{9JSq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J*6n6  
最后,是那个do_ 2gC&R1 H  
0x9F*i_  
B1i!te}*  
class do_while_invoker Y/eN)  
  { )2<B$p  
public : 9B?t3:  
template < typename Actor > w7*b}D@65\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BF1O|Q|d6  
  { ~gLEhtW  
  return do_while_actor < Actor > (act); w'zO(6 `  
} Fh!!T%5>C  
} do_; \aJ-q?=  
bTy' 5"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3Mh,NQB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /PB3^d>Q2  
最后来说说怎么处理break和continue 61Iy{-/ZV  
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。 gQ@Pw4bA  
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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