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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8srBHslI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O4g+D#Lu  
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, -PnyZ2'Z  
Wfz\ `y  
DEw8*MN  
s%!`kWVJ.  
  class filler /%I7Vc  
  { V=X:=  
public : ; h`0ir4[A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qA:#iJ8w  
} ; i z~ pGkt  
Yyfq  
&I({T`=  
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: c\q   
r,]#b[:.s|  
QeDQ o  
e } *0ghKI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~=wC wA|1  
^@"H1  
m rJQ#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +@Ad1fJi  
Pa^A$fy\  
mC z,2K|^~  
ph}j[Co  
二. 战前分析 :qvI%1cP=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )g|xpb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a6h>=uT [  
`' 153M]  
s3 ;DG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xwa_3Xm*Le  
  /* --------------------------------------------- */ Qe'g3z>  
vector < int *> vp( 10 );  x-'~Bu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XG@`ZJhU6  
/* --------------------------------------------- */ X]y )ZF26  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Dl&GJ`&:p  
/* --------------------------------------------- */ v`c$!L5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v6GsoQmA   
  /* --------------------------------------------- */ jhGlG-^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $3d}"D  
/* --------------------------------------------- */ PU {uE[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m))<!3  
id?#TqD  
o3Vn<Z$/Cl  
FkqQf8HB  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^#):c`  
1._1, _2是什么? vMs;>lhtg  
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。 #RMI&[M  
2._1 = 1是在做什么? 2`a q**}  
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。 SMf+qiM-E  
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。 F=)&98^v$_  
`T2<<<  
J R PSvP\  
三. 动工 +y#T?!jQYj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O%f8I'u$  
}K(o9$V ^!  
UzKFf&-:;K  
.la&P,j_L  
template < typename T > A K/z6XGy  
class assignment 70B)|<$  
  { k]rLjcB  
T value; CodSJ,  
public : ;50_0Mv;(:  
assignment( const T & v) : value(v) {} _J]2~b  
template < typename T2 > *zWWmxcJa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4.K'\S  
} ; a45 ss7  
^# A.@  
}E}8_ 8T6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y& ] 8 {  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2uk x (Z  
7@PIM5h  
M]HgIL@9#  
Fvxu >BK  
  class holder 8V$3b?]  
  { oh#> 5cA8  
public : &kQ!KA28  
template < typename T > 7W9~1 .SC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IC{F.2D  
  { G_Ay   
  return assignment < T > (t); m= b~i^@  
} o0p T6N)  
} ; WA)Ij(M8 p  
ecX/K.8l  
!]S=z^"<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^+R:MBK  
*mBJ? { !  
  static holder _1; `BnP[jF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l9/:FiJ_  
W3Ulewa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b>~RSO*  
而不用手动写一个函数对象。 z]Acs  
VG*'"y *%w  
=!ac7i\F  
f]d!hz!  
四. 问题分析 mYNEz @  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (Btv ClZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 m&R"2t_Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ); 6,H.v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j5%qv(w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j1$<]f  
b0a}ME&1  
五. 问题1:一致性 L8V3BH7B  
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?| ?Ay3u^X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (Q-I8Y8l8  
S;A)C`X&  
struct holder mjEs5XCC"  
  { PMKb ]y  
  // o6?l/nJ  
  template < typename T > 2[dIOb4b  
T &   operator ()( const T & r) const +=8X8<Pu  
  { FBsn;,3<W  
  return (T & )r; 5#_tE<uM  
} k|O,1  
} ; H2Eb\v`#  
G^Xd-7 GQ  
这样的话assignment也必须相应改动: el'j&I  
98*x 'Wp  
template < typename Left, typename Right > acOJ]]  
class assignment Dw |3Z  
  { 7aQcP  
Left l; 7nz!0I^   
Right r; pIVq("&  
public : BDpF }  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <4zT;:NQ  
template < typename T2 > [F|+(}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j;2<-{  
} ; n6d^>s9J  
*\LyNL(  
同时,holder的operator=也需要改动: ARx0zI%N  
JCQ:+eqt  
template < typename T > \8"QvC]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;aK.%-s-Z  
  { jX|=n.#q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q#WE|,a  
} Sl.o,W^  
O3!d(dY=_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K&UE0JO'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  #[ :w  
M}!A]@  
return l(rhs) = r; 3c u9[~K  
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。 .v,bXU$@YG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6s,2NeVWa  
) p^  
template < typename Tp > G\1J _al  
class constant_t Lh 9S8EU  
  { e d;"bb  
  const Tp t; L#j |2H|  
public : 8^w/HCC8O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \|Qb[{<:,  
template < typename T > p^8 JLC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /{DaPqRa  
  { C|6{fd4?  
  return t; ;i9>}]6  
} e}Q>\t45  
} ; vOgLEN&]  
'\L0xw4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Wg(bD,  
下面就可以修改holder的operator=了 hNO )~rt  
 N ?+eWY  
template < typename T > v[D&L_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bm}+}CJ@#0  
  { H'h#wV`(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8ath45G@  
} NV#')+Ba  
%FlA ":W  
同时也要修改assignment的operator() 4zzlazU  
lf8xL9v  
template < typename T2 > WW3  B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cqk]NL`'  
现在代码看起来就很一致了。 ou;qO 5CT  
6z1\a  
六. 问题2:链式操作 DVzssP g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [tm[,VfA^  
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。 "=ElCaP}  
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。 a)S(p1BGg  
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。 +\U]p_Fo3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h^d\xn9GT#  
VV\Xb31J  
template < typename T > !2tw,QM  
struct result_1 e;;):\p4  
  { yId;\o B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y.fs,!|%@  
} ; &9@gm--b:  
iIB9j8  
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: k<,u0  
&GU@8  
template < typename T > /p}{#DLB  
struct   ref L"^.0*X/d  
  { ~T&% VvI  
typedef T & reference; ~B*~'I9b*  
} ; *N'hA5.z  
template < typename T > .ujj:>  
struct   ref < T &> w^ U}|h"  
  { !^1[ s@1  
typedef T & reference; fwH`}<o  
} ; ?k::tNv0  
e2Ww0IK!E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w~{| S7/  
>3+FZ@.iT  
template < typename T > wlL8X7+:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0`Gai2\1@  
  { R|H[lbw  
  return l(t) = r(t); H1C%o0CPY  
} Me<du& T  
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。 \KN dZC?V2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r!~(R+,c  
X [!X>w&z|  
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 .c:)Qli  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rd|crD 3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [NZ-WU&&LP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WzlS^bZ  
最后的布局是: _lNC<7+#h  
                Add +.wT 9kFcc  
              /   \ ]DU61Z"v?b  
            Divide   5 S{ey@ X(  
            /   \ :Dt\:`(r'  
          _1     3 'jN/~I  
似乎一切都解决了?不。 +/w(K,  
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。 363cuRP  
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。 p6 <}3m$  
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`bL5J;  
L=,Y1nO:p  
template < typename Right > /4^G34  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '}T;b}&s  
Right & rt) const =tNzGaWJ  
  { ;*.(.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w'|&5cS  
} N-D(y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yg$@Wb6  
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。 '1]+8E `Z  
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。 l3BD <PB2S  
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。 2DUr7r M  
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。 [h^f%  
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? C#ZhsWS!b  
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: 6{ C Fe|XN  
[pr 9 $Jr  
template < class Action > &7fY_~)B  
class picker : public Action rQn{L{  
  { "NJ ,0A  
public : y%2%^wF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a6k(9ZF  
  // all the operator overloaded ^t`f1rGR  
} ; )&XnM69~b  
j=FMYd8$y  
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。 Mq76]I%  
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: xkF$D:s P  
g%X&f_@  
template < typename Right > ~c!Rx'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ot]>}[  
  { jT{f<P0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lr wINVa  
} L>0!B8X2  
kpl~/i`4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =?wMESU  
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。 NoJUx['6  
I Jqv w  
template < typename T >   struct picker_maker 6aRGG+H  
  { P$6W`^D Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]c5DOv&  
} ; B'<!k7Ewy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \y[Bu^tk  
  { ~."!l'a  
typedef picker < T > result; lfXH7jL2~  
} ; ]NbX`'  
^=Q8]W_*  
下面总的结构就有了: r >E\Cco  
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。 hx*HY%\P  
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。 `i=JjgG@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^GE^Q\&D&  
至此链式操作完美实现。 =d}gv6v2S  
*Yj~]E0`1  
\5t`p67Ve_  
七. 问题3 ESn6D@"  
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。 D&4u63^  
D~5yj&&T;  
template < typename T1, typename T2 > s Ke,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? 7/W>  
  { 3fm;r5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '`9%'f)  
} aB=vu=hF  
U)u\1AV5  
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: YR?3 61FK  
$K+4C0wX`  
template < typename T1, typename T2 > Sjw2 j#Q  
struct result_2 N 9c8c  
  { :a#F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *~"zV`*Q  
} ; oG+K '(BB  
AGl|>f)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :0WkxEY9  
这个差事就留给了holder自己。 i/5y^  
    kw 6cFz  
j#7wyi5q  
template < int Order > z\e>DdS  
class holder; XyvZ&d6(d  
template <> caGML|DeI  
class holder < 1 > c:3@[nF~  
  { o G (0i  
public : w 9G_>+?E  
template < typename T > {9h`$e=  
  struct result_1 JX2mTQ  
  { \R6;Fef  
  typedef T & result; E}]I%fi  
} ; oP+kAV#]  
template < typename T1, typename T2 > TTeAa  
  struct result_2 "Q3PC!7X:5  
  { 1y},9ym  
  typedef T1 & result; ->#y(}  
} ; 7k'=Fm6za  
template < typename T > >Y,/dyT Zm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hO^&0?  
  { hZp=BM"bJ  
  return (T & )r; Aqa6R+c  
} 'q{PtYr  
template < typename T1, typename T2 > H(X+.R,Thp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /1IvLdPIu  
  { 6.7`0v?,n  
  return (T1 & )r1; vh<]aiY  
} //#xK D  
} ; fKPiRlLS  
I(z>)S'7r  
template <> 9=Y,["br$_  
class holder < 2 > ^t\kLU  
  { A8 \U CG  
public : @`w'   
template < typename T > B.]qrS|  
  struct result_1 5u'TmLuKT  
  { }s`jl` `PM  
  typedef T & result; r{pI-$  
} ; UiJ^~rn  
template < typename T1, typename T2 > *Gg1h@&  
  struct result_2 :*mA,2s  
  { e*Uz# w:  
  typedef T2 & result; l84h%,  
} ; a9yIV5_N  
template < typename T > BengRG[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u3Zzu\{  
  { EO4" Z@ji  
  return (T & )r; E\{^0vNc  
} Vpug"aR&_  
template < typename T1, typename T2 > kV*y_5g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u} JQTro  
  { >/7KL2*  
  return (T2 & )r2; 2uvQf&,  
} s(1_:  
} ; 9F2P(aS  
}u(d'9u  
PWf{aHsr  
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> >。 2x)0?N[$O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^tm++  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >$7wA9YhL  
-D!#W%y8  
return l(i, j) = r(i, j); xT_fr,P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .yctE:n  
^/`#9]<%  
  return ( int & )i; PphR4 sIM  
  return ( int & )j; j[$B\H  
最后执行i = j; >uBV  
可见,参数被正确的选择了。 |y{; |K  
J{nyo1A  
Nb^zkg  
/3)YWFZZc  
l%sp[uqcg  
八. 中期总结 {ED(O -W  
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: 5]4<!m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ka?IX9t\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L Q I: ]d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ) xfc-Q  
TEaD-mY3  
-4*'WzWr  
s=^r/Sz902  
z;fd#N:  
l }2%?d  
九. 简化 %\(y8QV  
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。 {Y3_I\H8{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &%f]-=~  
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: % +kT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,xtK PA  
  +-*/&|^等 !wLH&X$XT  
2. 返回引用。 '(3Nopl  
  =,各种复合赋值等 EzD -1sJ  
3. 返回固定类型。 >gX0Ij#G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nZ`2Z7!  
4. 原样返回。 [a>JG8[ ,t  
  operator, ooLnJ Y#  
5. 返回解引用的类型。 `}k&HRn  
  operator*(单目) #a7Amh\nT  
6. 返回地址。 >D`fp  
  operator&(单目) "Cyo<|  
7. 下表访问返回类型。 E6k?+i w  
  operator[] -!C Y,'3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D&z'tf5  
  operator<<和operator>> jm#d7@~4  
_SBp66 r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :f?,]|]+-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SQ~N X)  
a`EGx{q(  
template < typename Left > :|n>H+Y  
struct value_return g:.,}L  
  { *O(/UVuD\  
template < typename T > | Q1ub S  
  struct result_1 ecY ^C3+S  
  { @n~>j&Kp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E]u'MX  
} ; 5oT2)yz  
m' Ekp  
template < typename T1, typename T2 > L#7)X5a__  
  struct result_2 .q_uJ_qu-  
  { -CU7u=*b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A]tf>H#1  
} ; eZR8<Z %  
} ; 9Th32}H  
e\d5SKY  
G)tq/`zNw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E1l\~%A  
4PO%qO  
下面我们来剥离functor中的operator() yv!''F:9F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %|D\j-~  
;G4HMtL  
return l(t) op r(t) hdsgOu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8zCGMhd  
return op l(t) @Q$ /eL  
return op l(t1, t2) r3c\;Ra7  
return l(t) op MuFU?3ovG*  
return l(t1, t2) op Ew?/@KAV\  
return l(t)[r(t)] Z5*(W;;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }GoOE=rhY  
P[#WHbn  
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: (jo(bbpj  
单目: return f(l(t), r(t)); 86^ZYh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]df9'\  
双目: return f(l(t)); j?f,~Y<k  
return f(l(t1, t2)); g6@NPQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~/|unV  
+]S;U&vQ  
struct meta_divide H4y1Hpa,  
  { So)KI_M  
template < typename T1, typename T2 > (v'lb!j^#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m mJ)m  
  { XZep7d}  
  return t1 / t2; [KimY  
} PO%yWns30o  
} ; < o'7{  
p+`*~6Jj/  
这个工作可以让宏来做: '.h/Y/oz  
_V7^sk!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -;@5Ua1uf  
template < typename T1, typename T2 > \ "#\bQf}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A=qW]Im  
以后可以直接用 3'sWlhf;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xPfnyAo?%z  
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 O&?CoA?  
(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。。。) \6`%NhkM_  
?2<6#>(7a  
Ltic_cjYd?  
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 Ghgv RR$  
St7D.|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1)/T.q<D"  
class unary_op : public Rettype ktw!T{  
  { G7_"^r%c9;  
    Left l; wWOT*R_  
public : LG&Q>pt.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *v:,rh  
#nc@!+  
template < typename T > }*}`)rj,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L>5!3b=b  
      { K&D}!.~/  
      return FuncType::execute(l(t)); e@2Vn? 5  
    } @8<uAu%  
SbPjU5 0  
    template < typename T1, typename T2 > Z'EO   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /qkIoF2  
      { X,!OWz:[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8v)~J}[Bz  
    } [^(R1K  
} ; >e$^# \D  
h4B#T'b  
yz2oS|0'  
同样还可以申明一个binary_op U70@}5!  
R8r[;u\iV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H`6Jq?\  
class binary_op : public Rettype l LD)i J1  
  { ,Y\4xg*`  
    Left l; Zs$RKJ7  
Right r; ^$Eiz.  
public : Ay"2W%([`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B> " r-O  
,~N+?k_  
template < typename T > #g`cih=QL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kG;\i  
      { G|G?h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $Z7|t  
    } 6m{$rBR  
ux 79"5qb  
    template < typename T1, typename T2 > L%s4snE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D 917[ <$  
      { 9y|&T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fx88 R !  
    } In9|n^=H@  
} ; jVFRqT%  
tCCi|*P G  
iB`WXU  
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 Ye=7Y57Nr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hzPB~obC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u FYQ^  
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。 #<i> <EG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .McoW7|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。。。 Lc:SqF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p:Ld)U*  
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) vzrD"  
下面是修改过的unary_op q(ET)xCeD  
pffw5Tc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^Lv ^W  
class unary_op %J ( }D7-,  
  { b}U&bFl  
Left l; z.9FDQLp  
  ) Q  
public : m2< *  
soVZz3F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PN^1  
eGypXf%  
template < typename T > R EH&kcn  
  struct result_1 y[@j0xlO  
  { twHM~cTS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~S=fMv^BR  
} ; [@)z$W  
gJFpEA {  
template < typename T1, typename T2 > wZ3 vF)2s  
  struct result_2 F']%q 0  
  { U;Y}2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ND9>`I 5  
} ; rIWN!@.J  
h`;F<PFW  
template < typename T1, typename T2 > yJ`1},^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |9"^s x  
  { =|V]8 tN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f!8m  
} N9h@1'>  
![hhPYmV  
template < typename T > _DvPF~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G8DIig<  
  { ,bwopRcA  
  return OpClass::execute(lt(t)); s1vYZ  
} NG W{Z~l  
rMg{j gD  
} ; |VR5Q(d  
E?h2e~ ,]  
E4aCGg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'W2$wN+P  
好啦,现在才真正完美了。 TNT"2FoBd  
现在在picker里面就可以这么添加了: GKx,6E#JM  
@P5@ &G  
template < typename Right > Ft8h=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f5qHBQ  
  { D& 6Qk&>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I 3,e)Z  
} CU^3L|f2N  
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。 :!YJ3:\  
I)%jPH:ua  
(5DGs_>  
Vh9s.=*P@  
#~-&&S4a.J  
十. bind u.4vp]eU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X%1.mTU~K  
先来分析一下一段例子 FITaL@{c  
)Gp\_(9fc  
lLFBop  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {UC<I.5X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;Owu:}   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'CAukk|  
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。 i|{nj\6w^  
我们来写个简单的。 0uJzff!|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TvG:T{jwy  
对于函数对象类的版本: gsm^{jB  
)MW}!U9G  
template < typename Func > Vyq<T(5  
struct functor_trait ,u^0V"hJ  
  { #|1QA3KzO  
typedef typename Func::result_type result_type; =y]b|"s~2  
} ; $AhX@|?z  
对于无参数函数的版本: 4m(>"dHP  
-R \ @W q@  
template < typename Ret > k3.p@8@:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3udIe$.Q  
  { ?BvI/H5d  
typedef Ret result_type; j!o3g;j  
} ; ` +UMZc  
对于单参数函数的版本: y-q?pqt  
o9d$ 4s@/  
template < typename Ret, typename V1 > s /q5o@b{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TdIFZ[<7  
  { v oS"X  
typedef Ret result_type; GJ_)Cl+5E  
} ; GaqG 8% .  
对于双参数函数的版本: n)!_HNc9  
mXM>6>;y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >MY.Fr#.m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 17]31  
  { ugPI1'f  
typedef Ret result_type; +Qvgpx>  
} ; EI+/%.,  
等等。。。 zd4y5/aoS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n}'.6  
]hVXFHrR  
template < typename Func > ;/3/R/^g  
struct func_return gO myFHv.  
  { I>o; %}  
template < typename T > |(v=1#i  
  struct result_1 v4~Xv5|w^F  
  { XJ/ kB8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rw0lXs#K<E  
} ; aDv/kFfn  
-mw \?\2{  
template < typename T1, typename T2 > q &6=oss!  
  struct result_2 &B0&183  
  { oYErG] ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xq!tXJ)  
} ; "$cT*}br  
} ; 24/~gft  
6="&K_Q7  
.p~;U|h"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gO!h<1!  
je3n'^m  
template < typename Func, typename aPicker > <7] Y\{+  
class binder_1 ioCkPj  
  { R+hS;F nh%  
Func fn; nJH%pBc  
aPicker pk; (jFE{M$-  
public : lj*913aFh  
Z9~Wlt'?  
template < typename T > c} ET#2,  
  struct result_1 cNc _ n<M  
  { )K3 vzX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j|dzd<kE6  
} ; IqKXFORiNI  
pv SFp-:_  
template < typename T1, typename T2 > o`! :Q!+  
  struct result_2 Fe< t@W  
  { ; 2-kQK9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q&Ahr  
} ; rL3Vogw'e  
(gB=!1/|G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !Qa7-  
lD#1"$Coz  
template < typename T > bY$! "b~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U2nRgd  
  { 3g:+p  
  return fn(pk(t)); Vho0f<`E  
} S*s9 ?  
template < typename T1, typename T2 > oHnpwU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const () ;7+  
  { q#-H+7 5  
  return fn(pk(t1, t2)); ~0Q72  
} i>zyn-CuW  
} ; Dy@NgHe  
=JH,RQ *  
wGX"R5  
一目了然不是么? ' qS!n  
最后实现bind ~kT{O!x}4  
@?? 6)C  
O G}&%NgH  
template < typename Func, typename aPicker > tTp`e0L*m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XhV"<&v  
  { O#Hz5 A5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !iOu07<n&D  
}  +@7R,8  
EA#!h'-s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &r!>2$B\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Kp;o?5H  
jzMGRN/67  
十一. phoenix HbVm O]#$D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OXV@LYP@  
;0q6 bp(<H  
for_each(v.begin(), v.end(), rdg1<Z  
( -~ Q3T9+  
do_ t}l<#X5  
[ uB5o Ghu-  
  cout << _1 <<   " , " O0YGjS|d  
] 4q8%!\A+  
.while_( -- _1), $dw;Kj'\  
cout << var( " \n " ) '8 #*U  
) N3RwcM9+;  
); \vQ (  
n//a;m  
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: )6WU&0>AU8  
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 WfZ#:G9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y&]D2"I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xGL"N1  
QLl44*@  
Fj4:_(%nG  
template < typename Cond, typename Actor > 1+iiiVbMH  
class do_while b1!%xdy_T  
  { R!CUR~F  
Cond cd; v*v&f!Ym&s  
Actor act; Kn|dnq|G  
public : )dcGV$4t[  
template < typename T > A???s,F_  
  struct result_1 6j#5Ag:  
  { Qz;" b!  
  typedef int result_type; rE~O}2a#H  
} ; t[~i})yS  
%SXqJW^:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r; !us~  
5S bSz!s`$  
template < typename T > c2"OpI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xw)+5+t"{  
  { s]OXB {M  
  do 0@;E8^pa  
    { IRB;Q(Z   
  act(t); ?zqXHv#x  
  } Gr?gHAT  
  while (cd(t)); P6rL;_~e  
  return   0 ; S)?B  I  
} m`aUz}Y>c  
} ; p9J(,}  
l[Oxf|  
X3vrD{uNU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `h#JDcT;a  
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。 L^}kwu#  
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。 wB{-]\H`\  
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。 GEgf_C!%@  
下面就是产生这个functor的类: V,}cDT>  
uIBV1Qz  
lM]7@A  
template < typename Actor > a*`J]{3G  
class do_while_actor $[e*0!e  
  { r@aFB@   
Actor act; ruVm8 BO  
public : K\PS$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EBm\rM8  
xgVt0=q  
template < typename Cond > i7_BnJJX{B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N]~q@x;<)3  
} ; y|ZJ-[qg  
?(N(8)G1  
j*nCIxF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &Jz%L^  
最后,是那个do_ Q_S fFsY  
3? "GH1e  
@EvnV.  
class do_while_invoker MwZ`NH|n3"  
  { nr}H;wB  
public : aqlYB7  
template < typename Actor > mz''-1YY$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?*g]27f11  
  { 2C>PxA6l  
  return do_while_actor < Actor > (act); $xqphhBg  
} F-t-d1w6  
} do_; P`0aU3pl  
Z(FAQ\7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4CqZvd C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3ul  
最后来说说怎么处理break和continue |<S9nZg%p  
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。 (fl2?d5+C  
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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