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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q=}p P*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "CI#2tnL7  
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, a/A$ MXZ_  
M0YV Qa  
LmE%`qNg  
;7Cb!v1  
  class filler [xe(FFl+  
  { g <S&sYF5  
public : L  #c*)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1S/KT4  
} ; h; ?=:(  
rtd&WkU rD  
Xxhzzm-B  
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: 00X~/'!  
Wnm?a!j5  
a NhI<.v  
owM3Gz%?UA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); biLx-F c  
}SpjB  
-LI^(_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4iMo&E<  
BQmHYar  
CV&+^_j'k  
wQ]!Y ?I  
二. 战前分析 |3j'HN5S  
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。 n]c6nX:'  
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 5$9g4  
ye !}hm=w  
lJ1_Zs `  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0/z=G!z\  
  /* --------------------------------------------- */ JDeG@N$  
vector < int *> vp( 10 ); hUN]Lm6M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =8:m:Y&|`G  
/* --------------------------------------------- */ A Ws y9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >1u!(-A  
/* --------------------------------------------- */ tl5}#uJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {8`V5:  
  /* --------------------------------------------- */ H*s_A/$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =pSuyM'  
/* --------------------------------------------- */ Zt;3HY=y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B'<k*9=Nv8  
fP<Tvf  
iG*@(  
G>"=Af(t?Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?XOl>IO  
1._1, _2是什么? 0*G =~:  
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。 6?GR+;/  
2._1 = 1是在做什么?  |e49F  
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。 [HNWM/ff7+  
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。 =qG%h5]n  
7:iTx;,v  
_gDEIoBp  
三. 动工 eb%`ox@&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5M6`\LyU  
%A_h!3f&  
bn$a7\X-  
ffDh 0mDN  
template < typename T > E$!0h_.(  
class assignment G?Fqm@J{XT  
  { -!w({rP  
T value; YB?yi( "yL  
public : J" :R,w`  
assignment( const T & v) : value(v) {} v',%   
template < typename T2 > R<wPO-dX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E d6k7  
} ; e\o>(is  
}_,1i3Rip  
Jw"fqr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L>:YGM"sL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D3,9X#B=  
pYXusS7S  
o!bIaeEaU  
_4~'K?  
  class holder Js{X33^Ju  
  { y$-;6zk\]  
public : fSR+~Vy  
template < typename T > x$p_mWC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G_m$W3 zS  
  { V!^5#A<  
  return assignment < T > (t); 6ooCg>9/Z  
} <<#j?%  
} ; 04npY+1 8%  
&:Mk^DH5  
_6O\*|'6  
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: $eqwn&$n  
p>9-Ga  
  static holder _1; acG4u+[ ]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J*I G]2'H  
s1"dd7&g'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z@i"/~B|4\  
而不用手动写一个函数对象。 pGO=3=O  
J%9)&a W  
4n}tDHvd  
<,:p?36  
四. 问题分析 )7`2FLG  
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。 3fdx&}v/  
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。 o'#ow(X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A.[~}ywH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %t.L;G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S8_>Lw  
^"  
五. 问题1:一致性 ]x12_+  
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?| ;^yR,32F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4 C7z6VWg  
LN!e_b  
struct holder n\/ JNzd3  
  { o$4xinK  
  // )P|&o%E  
  template < typename T > tV'>9YVdG  
T &   operator ()( const T & r) const #gQaNc?  
  { h! yI(cY  
  return (T & )r; 2*[Gm e  
} $27QY  
} ; TAE@KSPvo  
}I )%Gw  
这样的话assignment也必须相应改动: |O!G[|/3  
kuX{2h*`  
template < typename Left, typename Right > !Au@\/}  
class assignment 7k<6oM1  
  { BSyl!>G6n8  
Left l; 45 \W%8  
Right r; sFrerv&0  
public : %k+G-oT5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W08rGY  
template < typename T2 > wR(>' ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z\F#td{r  
} ; $F#eD 0|  
Lo{g0~?x*  
同时,holder的operator=也需要改动: ORdS|y;:  
26K sP .-  
template < typename T > e]!`Cl-f80  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9P 7^*f:E  
  { AJJa<c+j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;"R1>tw3)  
} K6BP~@H_D  
}M0GPpv  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g]mR;T3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rYn)E=FG/  
*ydh.R<hb  
return l(rhs) = r; Tu[I84  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y$Rh$e K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N"zg)MsX  
EvJ<X,Bo  
template < typename Tp > 0e,U&B<W  
class constant_t Acl?w }Y  
  { r:~q{  
  const Tp t; +U^H`\EUr  
public : V/dL-;W;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7.W$6U5  
template < typename T > -TT{4\%s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1Z_2s2`p  
  { &W*do  
  return t; q L-Ni  
} |!?lwBs4  
} ; /h v2=A  
`=.A]) >  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k>V~ iA  
下面就可以修改holder的operator=了 .Z9{\tj  
<t"KNKI  
template < typename T > .Y*jL&!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2E$K='H:,  
  { c`agrS:P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9cJ1J7y  
} |e+r|i]  
ZP(T=Q  
同时也要修改assignment的operator() )/FEjo  
wpK[;  
template < typename T2 > i%3q*:A]2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q}r{%ypf  
现在代码看起来就很一致了。 'mm~+hp  
Wi"3kps q  
六. 问题2:链式操作 tW[dJKw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MD+e!A#o  
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。 HbZFL*2x3  
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。 y8Oz4|  
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。 T$&vk#qr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KfkU_0R+~v  
vo!QJ  
template < typename T > 9 .3?$(  
struct result_1 6Q~(ibKx  
  { KGP*G BZr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LKsK!X  
} ; mrGfu:r  
=>Q$S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h{/lW#[  
ur| vh5  
template < typename T > 2SRmh!hr  
struct   ref l\"wdS}  
  { /1z3Q_M  
typedef T & reference; 0wpGIT!2  
} ; mXK7y.9\  
template < typename T > iu.$P-s  
struct   ref < T &> =jD9oMs  
  { E/ {v6S{)Y  
typedef T & reference; 0 ~^l*  
} ;  <6STw  
4sM9~zC5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pdq5EUdS  
SpA-E/el  
template < typename T > *OU&`\bmE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O3En+m~3n)  
  { t+t D  
  return l(t) = r(t); w%uM=YmuT  
} m2>$)\-;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )>r sX)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X ApSKJ  
2"pFAQBw~i  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1`F25DhhY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #VU>Z|$@N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3,dIW*<**  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PE&$2(  
最后的布局是: d8N4@3CkL  
                Add ,wB)hp  
              /   \ L 4Sa,ZL  
            Divide   5 @E%f AC  
            /   \ c1}i|7/XSi  
          _1     3 ~aL&,0  
似乎一切都解决了?不。 \o<&s{ 6L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?O.'_YS  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8umW>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (RafidiH  
abtYa  
template < typename Right > byN4?3 F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H|I.h{:  
Right & rt) const n<3{QqF  
  { DP08$Iq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  hpOK9  
} J5L[)Gd)D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aBT8mK -.  
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。 0RGqpJxk  
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。 dz,4);Mg  
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。 1pJ?YV  
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。 5$%CRm  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~^v*f   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: / 0y5/  
=(Pk7{  
template < class Action >  IcUE=J  
class picker : public Action (Nn)_caVb  
  { JXqwy^f  
public :  XM<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -}KW"#9c  
  // all the operator overloaded _[{oK G^u  
} ; Ch7&9NW  
ds:&{~7L<T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .s`7n *xz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]~kgsI[E  
9RmdQ]1n4  
template < typename Right > K/|qn)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t6! B  
  { GK[[e~#u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QB6. o6  
} 6(-c$d`C.0  
%Zi}sm1t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r`A|2(h5B  
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。 {PS|q?  
O_^ uLp  
template < typename T >   struct picker_maker ^)S<Ha  
  { @i=_y+|d_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Je#vu`.\\  
} ; Ie'iAY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jFG Y`9Zw0  
  { Z1sRLkR^  
typedef picker < T > result; l ^;=0UR_  
} ; *$9Rb2}kK  
8 _|"+Ze  
下面总的结构就有了: G^A}T3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R~N'5#.*M  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4$Ud4<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2,e>gP\]  
至此链式操作完美实现。 !DZ4C.  
T~)zgu%q_  
Pw/$ }Q9X  
七. 问题3 NY\-p=3c7=  
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。 [WBU _  
*ez7Q   
template < typename T1, typename T2 > Mq4>Mu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %40+si3c  
  { (&xIB F_6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "fWm{;  
} 0s%]%2O N  
31{) ~8  
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: C)|#z/"  
iuHs.k<z  
template < typename T1, typename T2 > V u1|5  
struct result_2 d;E (^l  
  { YfJQ]tt 1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D~r{(u~Ya  
} ; "= >8UR  
*FC26_pH  
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? EQ2HQz ]  
这个差事就留给了holder自己。 v0,&wdi  
    O^<\]_l  
3y]rhB  
template < int Order > cPg$*,]  
class holder; 7&*d]#&~j  
template <> k*o>ZpjNH  
class holder < 1 > 2br~Vn0N  
  { V<0J j  
public : rj-Q+rgup  
template < typename T > lCK|PY*  
  struct result_1 4<y|SI!  
  { g<5G#  
  typedef T & result; %nT&  
} ; _NB8>v  
template < typename T1, typename T2 > 28=L9q   
  struct result_2 $[g8j`or!  
  { <:I]0|[  
  typedef T1 & result; EV|L~^Q  
} ; c%x.cbu>  
template < typename T > y3!#*NU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mFJb9 ,  
  { u%rB]a$/  
  return (T & )r; S<nbNSu6+  
} ah|`),o(k  
template < typename T1, typename T2 > X:d[eAu0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qm2(Z8Gh  
  { <hzuPi@  
  return (T1 & )r1; A]AM|2 D  
} ^5 ~)m6=2  
} ; 9Lqo^+0)\  
D[bPm:\0M  
template <> iYb{qv_4  
class holder < 2 > avEsX_.  
  { !)h?2#V8;  
public : =qFDrDt  
template < typename T > .8/W_iC92  
  struct result_1 /<it2=  
  { Zm#qW2a]P  
  typedef T & result; Y"'k $jS-  
} ; VDC"tSQ  
template < typename T1, typename T2 > {6 brVN.V  
  struct result_2 }I ^e:,{  
  { jW0aIS2O  
  typedef T2 & result; YV"LM6`  
} ; ">rt *?^  
template < typename T > Cswa5 l`af  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ )m9#F  
  { jS'hs>Ot  
  return (T & )r; FN295:Iuw  
} P<s:dH"  
template < typename T1, typename T2 > (h>+ivf|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -[-Ry6G  
  { &$hT27A>k  
  return (T2 & )r2; C 8q VYrw  
} `%Uz0hF  
} ; 2mVLR;s{_  
~ZXAW~a}  
aFVd}RO0  
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> >。 >? ({  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W.VyH|?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2Ik@L,  
HP*AN@>Kw  
return l(i, j) = r(i, j); ffE&=eh)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uq_h8JH$  
6v9A7g;4.  
  return ( int & )i; /dt'iai~l  
  return ( int & )j; e \ rb  
最后执行i = j; @iD5X.c  
可见,参数被正确的选择了。 Rhil]|a/  
NJTC+`Hm  
N~@VZbS(6  
fE&wtw{gi  
8GFA}_(^R  
八. 中期总结 O4w:BWVsn  
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: ; #^Jy#)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }^ G&n';J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _HkB+D0v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B^sHFc""V  
Zfn390_  
(VA:`pstP  
Hxzdxwz%$  
)XAD#GYM  
t(F] -[  
九. 简化 4*aNdh[t.  
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。 @C fxPA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l\Or.I7n  
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: t?R=a-ZI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "7tEk<x  
  +-*/&|^等 7Vxe]s  
2. 返回引用。 {|Pz9a- :  
  =,各种复合赋值等 fG\]&LFBU  
3. 返回固定类型。 + s snCr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +: oD?h  
4. 原样返回。 ljo^ 2  
  operator, 2eh j2T  
5. 返回解引用的类型。 3U73_=>=&  
  operator*(单目) @YfCS8 eH  
6. 返回地址。 8FY/57.W  
  operator&(单目) OY/sCx+c  
7. 下表访问返回类型。 L?5OWVX!v  
  operator[] YOHYXhc{S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LYY|8)Nj2"  
  operator<<和operator>> |.zotEh  
]Ak@!&hyak  
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。 -j 6U{l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )!``P?3?  
&]2z)&a  
template < typename Left > C^x+'. ^N  
struct value_return g)Byd\DS  
  { +T@a/(Gl  
template < typename T > `kP (2b  
  struct result_1 =7c1l77z  
  { ceu}Lp^%/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \4.U.pKY  
} ; ToHCS/J59  
wGC)gW  
template < typename T1, typename T2 > kGZ_/"iuO  
  struct result_2 (]mh}=:KDg  
  { *0,?QS-a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =Xc[EUi<;g  
} ; U-#t&yjh#  
} ; 6QOdd 6_d  
y'<juaw  
3=r8kh7,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n_n0Q}du  
hC.7Z]  
下面我们来剥离functor中的operator() <E|K<}W#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bTn7$EG  
L:y} L  
return l(t) op r(t) syYg, G[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )oSUhU26}  
return op l(t) 3 9Ql|l$  
return op l(t1, t2) fFfH9cl!  
return l(t) op 2>l:: 8Pp  
return l(t1, t2) op !$>d75zli  
return l(t)[r(t)] Lw]:/x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~nk'ZJ   
nuB@Fkr  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ha\q}~_  
单目: return f(l(t), r(t)); w 1E}F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O\ T  
双目: return f(l(t)); \"qXlTQ1_9  
return f(l(t1, t2)); /AR;O4X+  
下面就是f的实现,以operator/为例 q($lL~Ls  
JqO#W1h~R|  
struct meta_divide gnoV>ON0  
  { W.ud<OKP90  
template < typename T1, typename T2 > b\ %=mN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OH28H),}  
  { &DFe+y~PR  
  return t1 / t2; $;_'5`xs  
} ,$habq=;  
} ; 2oAPJUPOJ  
^ b`}g  
这个工作可以让宏来做: x,js}Mlw  
>qjr7 vx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $.}fL;BzVz  
template < typename T1, typename T2 > \ ih?_ fW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +0=u]  
以后可以直接用 EvMhNq~y5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oah}7!a)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S zOB{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :rb<mg[  
P sD+?  
i_4FxC4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r6Z&i^cMe  
}(-R`.e;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Xri%&~  
class unary_op : public Rettype ke~O+]  
  { _y)#N<  
    Left l; J[ UL f7:  
public : 0gVylQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +7o3TA]-  
w?.0r6j  
template < typename T > 8^zI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +|Q8P?YD_  
      { /40Z-'Bl=(  
      return FuncType::execute(l(t)); W;,.OoDc>  
    } A0M)*9 f  
xkOyj`IS  
    template < typename T1, typename T2 > o:#MP(h,N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zp4Jd"XBX  
      { e(BF=gesgp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {so"xoA^c  
    } K/G|MT)  
} ; IBU(Hm1,  
m4ovppC  
'oHtg @  
同样还可以申明一个binary_op  KEsMes(*  
#HB]qa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !l_ 1r$  
class binary_op : public Rettype A75IG4]  
  { Y-n* K'  
    Left l; GS~jNZx  
Right r; %Md;=,a:6  
public : oj@B'j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5_M9T 3  
CIQo2~G  
template < typename T > Hw<t>z k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const br<,?  
      { ? YX2CJ6N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g!D?Yj4  
    } Bfaj4i ;_  
zp"sM z]  
    template < typename T1, typename T2 > kwK<?\D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %|o4 U0c  
      { X'ryfa1|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c^UG}:Y  
    } BG~h9.c  
} ; uFb&WIo1  
_i:yI-jA  
O~-#>a  
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 ,;H)CUe1"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qbHb24I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ve=oH;zf  
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。 Gs.id^Sf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FbJlyWND  
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。。。 +D`IcR-x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "m _wYX  
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) c5<M=$  
下面是修改过的unary_op g-meJhX%  
Am!$\T%2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &BCl>^wn}  
class unary_op c&AA< 6pkv  
  { ~DhYiOSo  
Left l; }!(cm;XA"  
  =c M\o{ q  
public : 5X nA.?F^  
{G/4#r 2>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?H0 #{!s  
&I:5<zK{  
template < typename T > mE%H5&VSI  
  struct result_1 m /JpYv~  
  {  EP'2'51  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B:a&)L wp0  
} ; :Y0*P  
U=QV^I Qm  
template < typename T1, typename T2 > =5oE|F%  
  struct result_2 ,S2D/Y^>  
  { H{E223  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d5\w'@Di  
} ; 7$a,pNDw  
65\'(99y U  
template < typename T1, typename T2 > *rK}Ai  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w8kp6_i'  
  { 7\rz*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N{tNe-5  
} pz6fL=Xd  
:7<spd(%"  
template < typename T > D^]7/w:$-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {2}O\A  
  { 7pMrYIP  
  return OpClass::execute(lt(t)); V?t^ J7{'  
} YbND2 i  
gb|C592R5C  
} ; 9h<];  
fl!8\4  
g[0b>r7   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D1;H,  
好啦,现在才真正完美了。 D?)91P/R  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,Za!  
<6)Ogv",  
template < typename Right > PP.QfY4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D4ESo)15'  
  { {PnvQ?|Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S2kFdx*Zf  
} :,Q\!s!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ly7\H3  
"H" 4(3  
']4b}F:}  
b\Y<1EV^[  
UIi;&[  
十. bind Q35$GFj"jD  
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。 Waj6.PCFm  
先来分析一下一段例子 3J32W@}.K  
Ya<S/9c  
G<#9`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MxD,xpf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @Z&El:]3>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7;jwKA;k  
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。 KbQ UA$gL=  
我们来写个简单的。 2%'{f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `|P fa  
对于函数对象类的版本:  5f(yF  
PxNp'PZr9  
template < typename Func > --4,6va`e  
struct functor_trait T@GT=1E)  
  { {Xb 6wQ"  
typedef typename Func::result_type result_type; 'X d_8.  
} ; s {p-cV  
对于无参数函数的版本: l E=(6Q  
yl/-!  
template < typename Ret > zRd^Uks  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RZ-=UIf  
  { w=Ac/ 12  
typedef Ret result_type; <u]M):b3  
} ; -~ \R.<+  
对于单参数函数的版本: `w` f[dU-  
C#d .3t  
template < typename Ret, typename V1 > +F.{:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VNBf2Va  
  { thy)J.<J  
typedef Ret result_type; sG[v vm  
} ; `U?" {;j {  
对于双参数函数的版本: n!z7N3Ak>  
{+%|n OWV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l2vIKc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }^U7NZn<"  
  { @iwVU]j  
typedef Ret result_type; D!Pv`wm  
} ; (KtuikJ32^  
等等。。。 4r&DW'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \  {` `r  
:,Z'/e0&  
template < typename Func > "HX,RJ @^K  
struct func_return XHs>Q>`  
  { xucrp::g  
template < typename T > ySAkj-< /P  
  struct result_1 :FB-GNd  
  { @SeInew;`l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oS6dcJHf  
} ; B( r~Nvc  
go >*n\  
template < typename T1, typename T2 > b* k=  
  struct result_2 N3dS%F,_  
  { TgMa! Vz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g@0<`g  
} ; Z>hS&B  
} ; ZeM~13[  
ko<u0SjF)u  
9 Rl-Jz8g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B=14 hY@`  
omz%:'m`~  
template < typename Func, typename aPicker > j3>0oe!  
class binder_1 DQ%bcXs  
  { [hzw..?g  
Func fn; 7QV@lR<C2R  
aPicker pk; )aSj!X'`;  
public : do,ZCn  
E)w6ZwV  
template < typename T > qLC_p)  
  struct result_1 &! i'Q;q  
  { !|4fww  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cxX/ b ,  
} ; F{*{f =E!B  
U}f"a!  
template < typename T1, typename T2 > DBTeV-G9~R  
  struct result_2 OM,Dy&Y  
  { h0**[LDH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [0c7fH`8V  
} ; wHx@&Tp  
JTGA\K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /B"FGa04p(  
g Va;!  
template < typename T > c{.y9P6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rhi`4wo0$  
  { mnzB90<  
  return fn(pk(t)); E~}@56ER}  
} +"J2k9E  
template < typename T1, typename T2 > #h=pU/R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a|}v?z\  
  { lU?8<X  
  return fn(pk(t1, t2)); /Ne;Kdp  
} $ljzw@k  
} ; .X1xpi%  
{ovt 6C  
]bcAbCZ@  
一目了然不是么? 7Eb | AR  
最后实现bind ^*?mb)  
Oq3aboAt  
D[jPz0  
template < typename Func, typename aPicker > \B/!}Tn;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zX]4DLl,  
  {  9}-;OJe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  N>V\  
} ,zF^^,lO7  
?uAq goCl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A4K8DP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 K92nh/}y  
6(pa2  
十一. phoenix 0*J},#ba$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pzt 5'O@dA  
\9t/*%:  
for_each(v.begin(), v.end(), C>NLZM T  
( F)8M9%g5m  
do_ s2=`haYu  
[ {!0f.nv  
  cout << _1 <<   " , " wXR7Ifrv  
] f]sc[_n]  
.while_( -- _1), \wR;N/tg  
cout << var( " \n " ) :,Zs {\oI3  
) R6m6bsZ`  
); }[;{@Zn  
R1cOUV,y[/  
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: 62.)fCQ^  
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 S7B\m v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ntr&? H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x@*RF:\}  
E$"`|Df  
Sdzl[K/}  
template < typename Cond, typename Actor > :DG7Z  
class do_while /OD@Xl];K  
  { MV.&GUez{  
Cond cd; SD  _P=?  
Actor act; 4`Ib wg6"B  
public : V=d~}PJ>  
template < typename T > `G'Z,P-a  
  struct result_1 A)9F_;BY  
  { `g+Kv&546  
  typedef int result_type; =D3K})&  
} ; 2F&VG|"  
2}uSrA7n]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2rGg  
4k_y;$4WN  
template < typename T > [gaB}aLn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j&-<e7O=  
  { }PUY~ u  
  do a7U`/*  
    { 0/5{v6_rG  
  act(t); d_1uv_P  
  } =G\N1E  
  while (cd(t)); `E2RW{$A  
  return   0 ; Oa-(Xp,n#  
} RW`+F|UbE  
} ; \=2<< iv  
b QgtZHO  
 0`QF:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [;Y*f,UG_-  
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。 ruU &.mZ  
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。 $tqr+1P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _T.T[%-&=  
下面就是产生这个functor的类: ;9;jUQ]MyG  
`f<&=_,xfH  
3f-J%!aH  
template < typename Actor > U|~IJU3-  
class do_while_actor !g[UFw  
  { LjySO2  
Actor act; nV/;yl4e{  
public : SG@E*yT1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fq?MnWc  
8&wN9tPYZ  
template < typename Cond > BHf7\ +Ul  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h$)4%Fy  
} ; e ~ %=H 0n  
Z,I0<ecaD  
bLSUF`-z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {k uC+~R  
最后,是那个do_ P$v9  
y=&^=Z h[  
LI9 Uc\  
class do_while_invoker \Lg{GN.  
  { PiJ >gDx  
public : \C kb:  
template < typename Actor > 8}Cp(z2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AhU   
  { CHckmCgf4  
  return do_while_actor < Actor > (act); "IJ 9vXI  
} tjJi|  
} do_; 63SmQsv  
+W+o~BE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hto+spW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PUEEfq!%  
最后来说说怎么处理break和continue 4Z0Y8y8)  
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。 wCt!.<, .  
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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