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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pmYHUj #  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (C)p9-,  
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, Uoix  
>c}u>]D  
'/%H3A#L  
.5{ab\_af  
  class filler =H]@n|$(  
  { 2I{"XB  
public : pI<f) r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l}M!8:UzU  
} ; o[D9I hs  
Srd4))2/0  
is@?VklnB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hK|Ul]qI  
8Xs8A.  
I1&aM}y{G  
MnW+25=N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k$}fWR  
B#1;r-^P<  
IEvdV6{K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jj%K=sw  
""~ajy  
Yu2Bkq+  
ht}wEvv  
二. 战前分析 uFga~&#g  
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。 DLNb o2C  
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 j b!i$/%w  
ZqO^f*F>h  
18:%~>.!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0+b1vhQ  
  /* --------------------------------------------- */ #C@FYO f*  
vector < int *> vp( 10 ); ,5<Cd,`*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .(2ik5A%9  
/* --------------------------------------------- */ 3"\lu?-E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Pj% |\kbNs  
/* --------------------------------------------- */  %D "I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); koi^l`B$  
  /* --------------------------------------------- */ ^5 Tqy(M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 63B?.  
/* --------------------------------------------- */ A&jlizN7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E8&TO~"a]e  
, ++ `=o  
ufT`"i  
m&yJzMW|  
看了之后,我们可以思考一些问题: +^T@sa`[I  
1._1, _2是什么? S ByW[JE  
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。 @U}1EC{A  
2._1 = 1是在做什么? H} g{Cr"Ex  
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。 |LKXOU c  
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。 ;sFF+^~L  
[j'X;tVX{  
c~ V*:$F  
三. 动工 $PHvA6D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .#pU=v#/[  
UW EV^ &"x  
t\ewHZG"  
Owk|@6!  
template < typename T > =odFmF  
class assignment )53y AyP  
  { *CHX  
T value; (dSL7nel;L  
public : @f_+=}|dc  
assignment( const T & v) : value(v) {} [ !OxZ!  
template < typename T2 > |ZBI *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #Mw8^FST  
} ; #>+HlT  
Y:a]00&)#Y  
H7:] ]j1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )K    
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pyvSwD5t  
HyWCMK6b  
?6Y?a2 |  
D}/vLw:v  
  class holder a:6m7U)P#5  
  { Tnm.A?  
public : M =r)I~  
template < typename T > 5XB H$&Td  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ph> %7M%  
  { +srGN5!  
  return assignment < T > (t); ')3 bl3:  
} gB'6`'  
} ; Q'0d~6n&{  
G'A R`"F  
&.?'i1!  
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: n.(FQx.F  
@MCg%Afw  
  static holder _1; g}',(tPMZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~Jz6O U*z  
[hj6N*4y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S^\Vgi(  
而不用手动写一个函数对象。 n6a`;0f[R  
HC,Se.VYS  
E~oOKQ5W  
pIX`MlBdF  
四. 问题分析 )+2hl  
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。 Jg| XH L)  
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。 d-dEQKI?;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N<injx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R*2E/8Ia  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \P`hq^;  
>\3V a  
五. 问题1:一致性 &KRX[2  
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?| Npy :!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6~w@PRy  
N//K Ph  
struct holder <GaS36ZW  
  { y_lU=(%Jd  
  // r<^HmpUJ  
  template < typename T > B_m8{44zM  
T &   operator ()( const T & r) const >I&5j/&}+  
  { 81Z) eO#  
  return (T & )r; ^$hH1H+V  
} pcWPH.  
} ; v^ V itLC  
:G%61x&=Zc  
这样的话assignment也必须相应改动: wDe& 1(T^  
}Kbb4]t|"  
template < typename Left, typename Right > B ,epzI  
class assignment v z '&%(  
  { ;@|n @ax  
Left l; 81 sG  
Right r; v,>Dbxn  
public : wD'SPk5S?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z}Ft:7   
template < typename T2 > DN57p!z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o:Sa, !DK  
} ; Z@PmM4F@S  
ckE-",G  
同时,holder的operator=也需要改动: 2a Q[zK  
(0_2sfS  
template < typename T > Y glmX"fLf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y/ ef>ZZ  
  { dVT$VQg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @QPz #-  
} M:B=\&.O  
338k?nHxv  
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。 n8ZZ#}Nhg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q'Tf,a  
'@k+4y9q?  
return l(rhs) = r; X?qK0fS  
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。 +OWX'~fd<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'kO!^6=4M  
lp%pbx43s  
template < typename Tp > .jjG(L  
class constant_t H ]Z$OpI  
  { P:MT*ra*,  
  const Tp t; t=W}SH  
public : mSl.mi(JiZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K^<BW(s  
template < typename T > #fn)k1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?QdWrE_  
  { aQ\$A`?  
  return t; 57  
} [ ~c|mOk  
} ; a'yK~;+_9  
SbrecZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7} 5JDG  
下面就可以修改holder的operator=了 Tqn@P  
5f K_Aq{  
template < typename T > nazZ*lC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gm^U;u}=f  
  { EaY?aAuS:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kzUIZ/+ZL,  
} ^'{Fh"5  
N]=q|D  
同时也要修改assignment的operator() 8\A#CQ5b  
eF-."1  
template < typename T2 > qHlQ+:n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .~~T\rmI  
现在代码看起来就很一致了。 " C Qa.%  
=wV<hg)C  
六. 问题2:链式操作 m'=Crei  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uGK.\PB$  
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。 a![{M<Y~  
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。 ,Ae6/D$h/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ytJ/g/,A0i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xHLlMn4M  
r1{@Ucw2  
template < typename T > 0)e\`Bv  
struct result_1 Zaf:fsj>  
  { 9`X\6s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1FL~ndJs  
} ; =Toy Zm\  
q01wbO3-"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: T<Z &kYU:R  
fW1CFRHH  
template < typename T > 3J|F?M"N7  
struct   ref }?_?V&K|  
  { 4-y :/8  
typedef T & reference; By",rD- r  
} ; :v&$o'Sak  
template < typename T > |a`Sc %  
struct   ref < T &> u$Jz~:=,  
  { 6@F9G 4<Z  
typedef T & reference; sW'AjI  
} ; dhf!o0'1M  
u5b|#&-mX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y>dzR)~3[  
W ]?G}Q;  
template < typename T > X Dm[Gc>(~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pG^  
  { m6\E$;`  
  return l(t) = r(t); +RMSA^  
} +YKi,  
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。 hPkWCoQpq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A,Vu\3HS  
1N#| }ad  
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 G+"t/?/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DIfaVo/"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $)ijN^hV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U175{N%3  
最后的布局是: c&?m>2^6  
                Add /}fHt^2H  
              /   \ {{D)YldtA  
            Divide   5 *-=(Q`3  
            /   \ mt+Oi70  
          _1     3 7yH"l9Z  
似乎一切都解决了?不。 }1c|gQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 PI:4m%[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }mYx_=+VX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )D5"ap]fX  
):68%,  
template < typename Right > M2>Vj/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M l{Z  
Right & rt) const ,,&* :<Q  
  { kYqU9cB~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6azGhxh  
} 2Aazy'/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Z?TFg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j@U]'5EVB  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^Y>F|;M#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [P=Jw:E  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~hnQUS`A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ll<Xz((o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oWim}Er=  
rq/yD,I,  
template < class Action > r6MMCJ|G  
class picker : public Action fF$<7O)+]  
  { +`7i 'ff  
public : vMi;+6'n>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mzaWST]  
  // all the operator overloaded vv3* j&I  
} ; h-#6av :  
Ic"ybj`  
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。 Pw7]r<Q  
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: u<6<iD3y  
J!v3i*j\  
template < typename Right > iwZPpl ";  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F3v !AvA|  
  { x=hiQ>BIO0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pMx*F@&nU  
} I {S;L  
0[NZ>7wqMZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M=.n7RY-  
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。 <CYd+! (  
j^j1  
template < typename T >   struct picker_maker \:# L)   
  { av}k)ZT_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eueH)Xkf  
} ; G7` ko1-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Xt7`I<  
  { !N\@'F!  
typedef picker < T > result; '8RsN-w  
} ; Bw)/DM]  
F# ,90F'  
下面总的结构就有了: 55nlg>j  
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。 JgKO|VO  
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。 xjuN-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?*G|XnM&  
至此链式操作完美实现。 c?f4Q,%|  
f}#~-.NGs  
$<dH?%!7  
七. 问题3 $Uq|w[LA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?>D+ge  
(Du@ S  
template < typename T1, typename T2 > Zw 26  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IXMop7~  
  { ITE{@1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xk~D$~4<  
} ~9,,~db  
#l\=}#\1Wb  
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: =t#llgi~  
~9a<0Mc?  
template < typename T1, typename T2 > j\[dx^\=  
struct result_2 )0.kv2o.  
  { }>pknc?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8O5s`qKMYT  
} ; ]}<}lI9  
fIx+IL s  
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? 4x=v?g&  
这个差事就留给了holder自己。 zsEc(  
    9|^2",V  
~WeM TXF>y  
template < int Order > Thp[+KP>  
class holder; p,5i)nEFj  
template <> Go`vfm"S  
class holder < 1 > e8>})  
  { A2I9R;}  
public : lLX4Gq1  
template < typename T > =57>!)  
  struct result_1 tVYF{3BhA  
  { n$MO4s8)  
  typedef T & result; YFLZ%(  
} ; s [RAHU  
template < typename T1, typename T2 > :T ^a&)aL%  
  struct result_2 !fV+z%:  
  { Avge eJi  
  typedef T1 & result; O W_{$9U  
} ; IA fc T!{  
template < typename T > 1*P~!2h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .wEd"A&j  
  { *<$*"p  
  return (T & )r; SXSgld2uS  
} I13y6= d  
template < typename T1, typename T2 > a=|K%ii+Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j2t7'bO_  
  { )nC]5MXU  
  return (T1 & )r1; lZd(emH@  
} 7cuE7"  
} ; WA<v9#m  
5N#aXG^9  
template <> <O(4TO  
class holder < 2 > |%BOZT  
  { $P >  
public : A6  
template < typename T > E+j/ Cu  
  struct result_1 !4ocZmj\  
  { KaLzg5is  
  typedef T & result; Z\(q@3C  
} ; -vAC"8)S  
template < typename T1, typename T2 > aG-vtld  
  struct result_2 w49t9~  
  { Fx]WCQo  
  typedef T2 & result; #>a\>iKQ2q  
} ; J@/kIrx  
template < typename T > [7:,?$tC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XnH05LQ  
  { 3p$?,0ELH  
  return (T & )r; i7CX65&b  
} u%GEqruo[  
template < typename T1, typename T2 > m;$ b'pT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0gu_yg!R  
  { 77 Q5d"sIi  
  return (T2 & )r2; /m!BY}4W  
} `_6C {<O  
} ; H-!,yte  
9sM!`Lz{  
(=FRmdeYl1  
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> >。 . o6Or:L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I:-Wy"i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P7ao5NP  
3 #n_?-  
return l(i, j) = r(i, j); _f7 9wx\B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,=uD^n:  
W Tcw4  
  return ( int & )i; ;_XFo&@  
  return ( int & )j; K,tQ!kk  
最后执行i = j; PioZIb/{  
可见,参数被正确的选择了。 ]HbY  
`C,n0'PL.  
HRpte=`q  
f'F?MINJP  
Q*GN`07@?d  
八. 中期总结 nF}vw |r>x  
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: %J}xg^+f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *j|~$e}C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2zX]\s?3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B4ZBq%Z_  
ynp8r f  
YByLoM*  
Q1lyj7c#x  
V~qNyOtA]  
~ \r*  
九. 简化 05|=`eJ  
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。 )|cc X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MnmVl"(/  
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: hy9\57_#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1l9 G[o *  
  +-*/&|^等 &Hrj3E  
2. 返回引用。 eB2a-,  
  =,各种复合赋值等 %q"%AauJR  
3. 返回固定类型。 \-E^lIVF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ??5Q)Erm1  
4. 原样返回。 pG_;$8Hc  
  operator, k``_EiV4t  
5. 返回解引用的类型。 pt?bWyKG  
  operator*(单目) R- X5K-  
6. 返回地址。 HH`'*$]7  
  operator&(单目) -+-?w|}qV  
7. 下表访问返回类型。 $Ph|e)p  
  operator[] 2 'l'8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pR<`H'  
  operator<<和operator>> SV4E0c>  
C-xr"]#]  
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。 @b\$yB@z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1> ?M>vK  
n>z9K')  
template < typename Left > IZf{nQ[0  
struct value_return 5#6|j?_a  
  { :x3QRF  
template < typename T > t}_r]E,{u  
  struct result_1 _r#Z}HK  
  { qyb?49I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H;mSkRD3N  
} ; VD AaYDi  
50h! X9  
template < typename T1, typename T2 > 3F"lXguS  
  struct result_2 v@sIHb  
  { qfF~D0}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kb%;=t2  
} ; 6dQ-HI*Y#  
} ; a9e>iU  
2 B1q*`6R  
P.se'z)E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W<{h,j8  
|o"?gB}Dh  
下面我们来剥离functor中的operator() sQ3 [<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QP==?g3  
_ >?\DgjH  
return l(t) op r(t) k:i4=5^*GX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O ;Rqv  
return op l(t) /A\8 mL8  
return op l(t1, t2) !"e5h`/ADM  
return l(t) op B^=-Z8  
return l(t1, t2) op t3WiomNCc  
return l(t)[r(t)] .N;=\C*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;._ l 0Jw  
eSn+B;  
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: 1y &\5kB  
单目: return f(l(t), r(t)); ]|pe>:gf'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t|?ez4/{z  
双目: return f(l(t)); j a[Et/r  
return f(l(t1, t2)); J`Q>3] wL  
下面就是f的实现,以operator/为例 $GV7o{"&  
3m[vXr?  
struct meta_divide 63iUi9P  
  { , u=`uD  
template < typename T1, typename T2 > p>,|50|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YpHg&|Fr  
  { @)+AaC#-  
  return t1 / t2; gk4;>}  
} Z3e| UAif  
} ; /V8 #[9K  
Oxnp0 s  
这个工作可以让宏来做: FgnTGY}  
3d8L6GJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [Y/} ^  
template < typename T1, typename T2 > \ OF>mF~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2>9C-VL2  
以后可以直接用 hF?1y`20  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1#g2A0U,  
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 <V'@ks%  
(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。。。) t?X877z  
}v;V=%N+v  
'6`3(TK.a  
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 yf)%%&  
UXz<)RvB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mexk~z A^  
class unary_op : public Rettype Tb}4wLu  
  { Rh2+=N<X  
    Left l; OKZV{Gja  
public : 234p9A@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LrfVh-}|:Y  
1nM  #kJ"  
template < typename T > <{p4V|:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 68|E9^`l  
      { S\EyCi+  
      return FuncType::execute(l(t)); f%JIp#B  
    } ITQA0PI SL  
f5"k55}  
    template < typename T1, typename T2 > YMyfL8bO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const je-!4r,  
      { Ty\R=y}}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;C#F>SG\S  
    } HWAdhDZ  
} ; m@j?za9s  
M^Yh|%M  
ja'T+!k  
同样还可以申明一个binary_op ,,.QfUj/&  
6- YU[HF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7"D", 1h  
class binary_op : public Rettype ]%SH>  
  { (Rh,,  
    Left l; u#fM_>ML  
Right r; :G=fl)!fE  
public : \7eUw,~Q>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s[*rzoA  
wu6;.xTLl  
template < typename T > m~ABC#,2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qo~O|~  
      { nPtuTySG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A2FYBM`Q&D  
    } qwcD`HV,  
\K{ z  
    template < typename T1, typename T2 > ]c*4J\s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qZh/IW  
      { aK~8B_5k8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8`{:MkXP  
    } (m}'4et~L  
} ; a!SiX  
xa*hi87L*  
r<EY]f^`u  
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 R^fPIv`q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]0OR_'?,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2'Uu:Y^  
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。 J{<X 7uB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vt~{Gu-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。。。 7z,C}-q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G _tCmu\  
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) nW:C/{n2tG  
下面是修改过的unary_op !F-w3 ]  
=I5>$}q_&,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (L:>\m&NO  
class unary_op n&/ `  
  { DfD&)tsMQ  
Left l; ^ +\dz  
  #%2rP'He  
public : UDFDJm$  
R w\gTo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I@N8gn  
(lqC[:  
template < typename T > SulY1,  
  struct result_1 gVuFHHeUz  
  { V Q@   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e%M;?0j  
} ; Y|qTyE%  
{S \{Ii6  
template < typename T1, typename T2 > ?z+eWL  
  struct result_2 {YC@T(  
  { ]/6z; ~3U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IPpN@  
} ; y.k~Y0  
!BF; >f`  
template < typename T1, typename T2 > ^7*11%Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q?:dCFw$x5  
  { &-w Cvp7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tOD6&<  
} 3}1u\(Mf  
pki%vRY  
template < typename T > r5/0u(\LB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T>Z<]s  
  { 0mVNQxHI  
  return OpClass::execute(lt(t)); |r/"  |`  
} V0YZp  
 F(n$  
} ; Izc\V9+  
%1L,Y  
kD%( _K5  
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 l'qg8  
好啦,现在才真正完美了。 UkC!1Jy  
现在在picker里面就可以这么添加了: -2[a2^a'  
dT8S~-d%  
template < typename Right > X?',n 1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j$:~Rek  
  { 00y!K m_D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w9imKVry  
} *^4"5X@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 eByz-,{P  
=WATyY:s  
_VN?#J)o  
6 "sSoj  
B9 uoVcW  
十. bind yyJ  f%{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]m<$}  
先来分析一下一段例子 ^CX6&d  
e T{ 4{  
xCTML!H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RqrdAkg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P@B]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x9g#<2w8  
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。 X_h}J=33Q  
我们来写个简单的。 cT,sh~-x,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bE..P&"  
对于函数对象类的版本: 4$<JHo @.  
cq]6XK-W  
template < typename Func > ~ 7s!VR  
struct functor_trait q9_OGd|P  
  { " 8MF_Gu):  
typedef typename Func::result_type result_type; Sm|6 %3  
} ; AkV#J, 3LC  
对于无参数函数的版本: eMsd37J  
CTa57R  
template < typename Ret > q} >%8;nm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O>,e~#!  
  { 3 0H?KAV  
typedef Ret result_type; ,"ZMRq  
} ; ?a5!H*,  
对于单参数函数的版本: T5h H  
4[e X e$  
template < typename Ret, typename V1 > cwg"c4V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z:*|a+cy  
  { ~?BXti<!  
typedef Ret result_type; ?tbrbkx  
} ; wHy!CP%  
对于双参数函数的版本: :I#V.  
&QgR*,5eo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R m( "=(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }7Q%6&IR  
  { 5b*C1HS@X  
typedef Ret result_type; ux4POO3C|  
} ; i_%_x*  
等等。。。 !|(NgzDP/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N6:`/f+A>T  
1+s;FJ2}  
template < typename Func > sgFEK[w.y  
struct func_return k,*XG$2h  
  { mzgfFNm^G)  
template < typename T > Zy/_ E@C}u  
  struct result_1 ;=z:F<Y  
  { @ 6vIap|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W<g1<z\f  
} ; zDG b7S{  
z03K=aZ  
template < typename T1, typename T2 > 9'B `]/L  
  struct result_2 WyiQoN'q  
  { |6- nbj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2>%=U~5  
} ; @yYkti;4-  
} ; zb3t IRH  
=s6 opL)  
59u }W 0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l/5 hp.  
[/r(__.  
template < typename Func, typename aPicker >  ob]w;"  
class binder_1 XCQs2CHt  
  { h*\%vr  
Func fn; RA 6w}:sq7  
aPicker pk; 9(Xn>G'iT  
public : Di{de`  
wCBplaojJ  
template < typename T > :ws<-Qy  
  struct result_1 At;LO9T3z  
  { h?U O&(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i%?*@uj  
} ; * ;FdD{+  
$`8wJf9@w  
template < typename T1, typename T2 > {qVZNXDn  
  struct result_2 LS[]=Mk@1  
  { h(DTa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HPVEnVn  
} ; 2=}FBA,2  
[-w%/D%@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y~V(aih}D  
.xkM.g4{~  
template < typename T > -{vD: Il=6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y]a@j !  
  { 8@R|Km5h  
  return fn(pk(t)); Fr-SvsNFB  
} 7tp36TE  
template < typename T1, typename T2 > 3so %gvY.'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l]SX@zTb  
  { *4 n)  
  return fn(pk(t1, t2)); >\8+: oS^  
} K 8O|?x]  
} ; /dHF6yW  
yhJ@(tu.Gd  
:4|4=mkr  
一目了然不是么? *qq+jsA6wH  
最后实现bind XWw804ir  
Zd+bx*rD  
J}t%p(mb  
template < typename Func, typename aPicker > :(%5:1W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lTsjxw o  
  { dh\P4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =(^3}x  
} mE[y SrV  
V]^$S"Tv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jEwIn1  
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。 cwL_tq  
Q2> gU#  
十一. phoenix : Dp0?&_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F'Z,]b'st3  
\2z>?i)  
for_each(v.begin(), v.end(), 2AdDIVYC  
( mkpMfPt  
do_ unxqkU/<Z  
[ 7EJ+c${e.-  
  cout << _1 <<   " , " Q b%J8juRf  
] I^]nqK  
.while_( -- _1), Vvo 7C!$z  
cout << var( " \n " ) 6u%&<")4HP  
) 4M T 7`sr  
); |j|rS5  
Gw` L"  
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: UF|p';oom  
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 m {}Lm)M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9BB=YnKE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HOi`$vX }N  
#&4=VGx{ #  
TA\vZGJ('  
template < typename Cond, typename Actor > Gm`8q}<I  
class do_while .)3<Q}>  
  { TqQ[_RKg2  
Cond cd; Ort(AfW  
Actor act; +7a6*;\ y  
public : 76SXJ9@x  
template < typename T > !IR6 ,A\  
  struct result_1 @VI@fN  
  { I+(nu47ZT  
  typedef int result_type; qgB_=Q#E  
} ; @F>D+=hS  
[>9is=>o.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gDzK{6Z}  
jWgX_//!  
template < typename T > Fzcwy V   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?A0)L27UE&  
  { b2*TgnRq  
  do iRBfx  
    { |[lKY+26:{  
  act(t); UZ";a453r  
  } xx $cnG  
  while (cd(t)); +ai< q>+  
  return   0 ; 8,|kao:  
} I 6O  
} ; g{LP7 D;6  
H*6W q  
R-14=|7a-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #;S*V"  
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。 v^P O|Z  
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。 NlXimq  
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。 1mJ Hued=6  
下面就是产生这个functor的类: sRfcF`7  
zeRyL3fnmb  
m+9#5a-  
template < typename Actor > 0`H# '/  
class do_while_actor qSQ~D(tO  
  { 1*7@BP5  
Actor act; kcEeFG;DQ  
public :  lRQYpc\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @nf`Gw ;  
[hs ds\  
template < typename Cond > 8k79&|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :KO2| v\  
} ; Va8&Z  
b Zt3|  
n@w%Zl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9 $X-  
最后,是那个do_ -qoH,4w  
8Y?;x}  
X?Au/  
class do_while_invoker a{e4it  
  { \NC3'G:Ii  
public : Mihg:  
template < typename Actor > P;*(hY5&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :EyD+!LJ  
  { E"0>yl)  
  return do_while_actor < Actor > (act); >d6|^h'0  
} adw2x pj  
} do_; %)wjR/o  
x"g&#Vq ~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EV?z`jE9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]f3>-)$*  
最后来说说怎么处理break和continue PW4q~rc=:  
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。 @pxcpXCy  
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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