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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >=86*U~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?aguAqG$  
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, AzVv- !Y  
uQ%3?bx)T  
X6j:TF  
J(SGaHm@  
  class filler * ).YU[i  
  { y@r0"cvz9  
public : J$d']%Dwb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @p@b6iLpO  
} ; $$XeCPs 0  
"8L v  
{$V2L4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n7|,b- <  
VI-6t"l  
dl(!{tZ#  
6#Rco%07zI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XRTiC #6  
C#B|^A_  
R\-]$\1D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *-S?bv,T'  
@aP1[(m  
:%h|i&B  
e@1A_q@.  
二. 战前分析 A1*\ \[  
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。 HM#|&_gV  
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 0 Bk-)z|V  
viJP6fh  
Yy;BJ_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S%e)br}  
  /* --------------------------------------------- */ 1B@7#ozWA?  
vector < int *> vp( 10 ); ?Iu=os>*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ff]fN:}V  
/* --------------------------------------------- */ r[wjE`Z/T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !3{;oU%*  
/* --------------------------------------------- */ _M^^0kf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  $ Tal.  
  /* --------------------------------------------- */ j<k-w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e-%q!F(Bf  
/* --------------------------------------------- */ vOq N=bp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F,V| In  
"ji+~%`^[t  
L#%)@  
q7I!wD9Cff  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7GCxd#DJ  
1._1, _2是什么? yb>R(y  
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。 ]<K"`q2  
2._1 = 1是在做什么? ~[f`oC  
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。 Er - rm  
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。 }Syd*%BR[  
IZGRQmi"  
//RD$e?h~  
三. 动工 zN=s]b=/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yMC6 Gvp  
s5V|.R  
D/=k9[b!  
a}iP +#;  
template < typename T > zFQm3!.  
class assignment oArXP\#  
  { j6j4M,UI43  
T value; #. 71O#!  
public : `2]TPaWGh  
assignment( const T & v) : value(v) {} /} h"f5  
template < typename T2 > @>8 {J6%\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <8YvsJ  
} ; ah,"c9YX  
wk{]eD%  
LB[?kpy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `xZ,*G7(*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |9p0"#4u  
C Sz+cS  
:F9Oj1lM%  
VGc.yM)& j  
  class holder bcT'!:  
  { X<5&R{oZ  
public : jeB"j  
template < typename T > qJ .XI   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nB 0KDt_  
  { Yh Ow0 x  
  return assignment < T > (t); JcMl*k  
} suYbD!`(  
} ; 'Hs*  
dk"@2%xJ2d  
7- C])9  
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: =pTTXo  
0{XT#H  
  static holder _1; j WMTQLE.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *Vg)E*s  
_xy[\X;9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "rfBYl`  
而不用手动写一个函数对象。 <;uM/vS i  
?b"'w  
A-J#$B  
OJhMM-  
四. 问题分析 )."dqq^ q  
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。 }Oqt=Wm  
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。 kB%.i%9\\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }8s&~f H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _g-0"a{-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W Q9Q:F2  
gVy`||z  
五. 问题1:一致性 4#:C t* f  
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?| SBdd_Fn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )eqF21\  
6urU[t1  
struct holder 6'.)z ,ts  
  { E25w^x2  
  // P,(_y8  
  template < typename T > g++-v HD  
T &   operator ()( const T & r) const EEo I|  
  { _%23L|  
  return (T & )r; Mz86bb^J  
} VvT7v]  
} ; F,Ve,7kh  
_Vf>>tuW  
这样的话assignment也必须相应改动: UoUQ6Ij  
TtH!5{$s  
template < typename Left, typename Right > #sk~L21A  
class assignment l;&kX6 w  
  { Do5.  
Left l; I?Z"YR+MQ  
Right r; `M(st%@n  
public : !w@i,zqu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h%NM%;"H/  
template < typename T2 > "@|rU4Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t;-F]  
} ; X[f)0w%  
~B? Wg!  
同时,holder的operator=也需要改动: 2$`Y 4b3t  
zL3zvOhu}  
template < typename T > SoHaGQox  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k*!iUz{]  
  { +@H{H2J4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M{jq6c  
} `%EcQ}Nr  
*-uzsq.W  
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。 wh2E$b(-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 & JJ*?Dl  
_ n1:v~  
return l(rhs) = r; shP}T[<  
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。 F2ISg'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z#rp8-HUDS  
;>;it5 l=  
template < typename Tp > "Nz@jv?  
class constant_t (ss,x CF  
  { *OIBMx#qxn  
  const Tp t; I_kA!^  
public : n3qRt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )C mHC3  
template < typename T > ]0MuXiR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z",2db  
  { DsD? &:  
  return t; 0IP0z il  
} s&<76kwl  
} ; Q#.E-\=^  
jA[")RVG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5h Dy62PRr  
下面就可以修改holder的operator=了 [N}QCy  
<"xqt7f  
template < typename T > GCX?W`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JNJ6HyCU  
  { '5~l{3Lw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wO`G_!W9  
} ' I!/I  
t 7sEY  
同时也要修改assignment的operator() e=eip?p  
i}i >ho-8  
template < typename T2 > +P,ic*Kq*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4x3 _8/=  
现在代码看起来就很一致了。 a2kAZCQ  
c&{= aIe w  
六. 问题2:链式操作 -P&uY`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [9:";JSl"Y  
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。 uJeJ=7,EO  
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。 OdL/%Zp}  
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。 bNiJ"k<pN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r4fg!]J ;  
bD|"c  
template < typename T > =6i+K.}e  
struct result_1 o^//|]H3Y  
  { F- u"zox  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  -T-yt2h(  
} ; Z glU{sU  
n:b,zssP  
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: a/3'!}&e  
t~nW&]E  
template < typename T > %+;l|Z{Uf  
struct   ref 5,V*aP  
  { "r3h+(5  
typedef T & reference; 3bjCa\ "  
} ; 2V u?Y  
template < typename T > fX6pW%Q'6  
struct   ref < T &> m\bmBK"I  
  {  H{Lt,#  
typedef T & reference; }[MkJ21!  
} ; csxn" Dz\  
,dw\y/dn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MpvGF7H  
_@gg,2 u-  
template < typename T > }9#GJ:x`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8bO+[" c  
  { m}zXy\  
  return l(t) = r(t); 0uPcEpIA  
} +>Gw)|oX  
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。 aGsO~ODc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s{V&vRr  
8Q{9AoQ3'  
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 &0:Gj3`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M"u=)CT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [KbLEMrPba  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :(tKc3z  
最后的布局是: ~ b66 ;  
                Add qLc&.O.=  
              /   \ BI<9xl]a  
            Divide   5 es\ qnq  
            /   \ PYY<  
          _1     3 ! r/~D |  
似乎一切都解决了?不。 G\,B*$3   
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。 h4MBw=Tz~  
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。 pS7y3(_  
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: 61OlnmvE  
Gl45HyY_  
template < typename Right > I,,SR"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aRI.&3-  
Right & rt) const 99,=dzm  
  { D!Nc&|X^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MPyDG"B*  
} -eS r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g 2'K3e?.%  
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。 LmJ _$?o  
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。 #UI`+2w  
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。 Yl$ @/xAa  
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。 l[m*csDk"  
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? H1KXAy`&  
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: R[fQ$` M  
c'Z)uquvP  
template < class Action > @Gw]cm  
class picker : public Action 6"}F KRR  
  { EM +! ph  
public : 0b8=94a{>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /Dt:4{aTOC  
  // all the operator overloaded ui|6ih$+  
} ; T?=]&9Y'  
9Av{>W?  
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。 b E40^e  
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: In!^+j  
b].U/=Hs  
template < typename Right > xXmlHo<D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I69Z'}+qz  
  { ]gv3|W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O*,O]Q  
} e7&RZ+s#wZ  
H$Pf$D$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -~4kh]7%  
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。 2e3AmR@*  
w T_l>u  
template < typename T >   struct picker_maker 4 2-T&7k  
  { \ :q@I]2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Dvl\o;  
} ; Nt?=0X|M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]*U; }  
  { Q`Pe4CrWvu  
typedef picker < T > result; HJpx,NU'  
} ; (dO0`wfM  
V|HO*HiB3  
下面总的结构就有了: !,5qAGi0  
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。 DZb0'+jQ  
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。 aM,g@'.=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2~r2ErtS  
至此链式操作完美实现。 v~._]f$:  
s=E6HP@q  
K>XZrt  
七. 问题3 HL>l.IG?  
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。 EUH9R8)  
w Bm4~ ~_  
template < typename T1, typename T2 > p}wysVB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X(DP=C}v9  
  { "@5{=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `Jj b4]  
} v{*2F  
dWwb}r(ky  
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: fLSDt(c',  
"e>9R'y  
template < typename T1, typename T2 > l-h[I>TW  
struct result_2 UX|3LpFX&I  
  { HAs/f#zAk6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s`.J!^u`  
} ; M;KeY[u  
F4Cq85#  
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? t 0p  
这个差事就留给了holder自己。 f6Y-ss;'  
    7suT26C  
Z7e"4w A  
template < int Order > 19oyoi"  
class holder; o`'4EVw*  
template <> k{ZQM  
class holder < 1 > {%, 4P_m  
  { )2Y]A^Y   
public : 5,|{|/  
template < typename T > < mFU T  
  struct result_1 qk0cf~ gz  
  { ;\ j'~AyCn  
  typedef T & result; Lc-Wf zT  
} ; j^f54Ky.  
template < typename T1, typename T2 > &Fk|"f+  
  struct result_2 /~+Fzz  
  { |^F$Ta  
  typedef T1 & result; j*1MnP3/8Y  
} ; ^ ~Tn[w W_  
template < typename T > ;vpq0t`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W}(T5D" 3x  
  { j4=\MK  
  return (T & )r; ;LKYA?=/V  
} x&EMg!  
template < typename T1, typename T2 > rO/Sj<0^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b!"FM/ %  
  { !)}z{,Jx  
  return (T1 & )r1; X]GodqL\  
} p2+K-/}ApP  
} ; k%s,(2)30  
{!.w}  
template <> O\%0D.HEz  
class holder < 2 > v&f\ Jv7  
  { wg:\$_Og  
public : v9t'CMU  
template < typename T > sULsUt#  
  struct result_1 Q(BZg{  
  { 6IJ;od.\b$  
  typedef T & result;  8#1o  
} ; /Vx EqIK  
template < typename T1, typename T2 > AB<bW3qf(  
  struct result_2 N\CHIsVm>  
  { E^pn-rB  
  typedef T2 & result; } R hSt]  
} ; ,. <c|5R  
template < typename T > BcQw-<veu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X%7l! k[  
  { RYl\Q,#  
  return (T & )r; 4 .(5m\s!  
} aH, NS   
template < typename T1, typename T2 > rQTG-& ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iI*qx+>f?  
  { 7|!Zx-}  
  return (T2 & )r2; l#p?lBm1  
} <v\x<ul6  
} ; @TzUc E  
zMO xJ   
]2[\E~^KU  
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> >。 B.gEV*@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CT<z1)#@^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: " #U-*Z7  
?dCJv_w  
return l(i, j) = r(i, j); ~BnmAv$m[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W3R43>$  
nwDGzC~y<  
  return ( int & )i; $)=`Iai  
  return ( int & )j; ?]TtUoY=)F  
最后执行i = j; r -uu`=,  
可见,参数被正确的选择了。 D<*) ^^  
Q7mikg=1-  
}me`(zp  
`bd9N !K  
i+I1h=  
八. 中期总结 MOuEsm;  
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*^ i=y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pp >F)A0v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v\}{eP'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B!)Tytm9u  
Y"m}=\4{  
$:vS_#  
R+Ug;r-[  
T~?&hZ>  
m*KI'~#$%  
九. 简化 G12o?N0p  
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。 4'N 4,3d$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oS_YQOoD  
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+O'&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K>-01AGHL  
  +-*/&|^等 0rAuK7  
2. 返回引用。 Jl$ X3wE  
  =,各种复合赋值等 U1|{7.R  
3. 返回固定类型。 8N4E~*>C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3i9~'j;F3  
4. 原样返回。 SzUH6|=.R=  
  operator, xp]9Z]J1l  
5. 返回解引用的类型。 A3.pz6iT>  
  operator*(单目) 1h{7dLA  
6. 返回地址。 5/HkhT yj  
  operator&(单目) (/i|3P  
7. 下表访问返回类型。 Rgz zbW  
  operator[] e :@PI(P!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YH{n   
  operator<<和operator>> ?rdWhF]  
%+C6#cj  
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。 )k4&S{=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~!/agLwY  
 ?H8dyQ5"  
template < typename Left > ]tmMk7  
struct value_return veS) j?4  
  { "R% RI( y{  
template < typename T > xhMAWFg|  
  struct result_1 o9OCgP`Y  
  { NezE]'}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MK!Aq^Jz  
} ; Xp fw2;`U'  
Z[1|('   
template < typename T1, typename T2 > 0J;Qpi!u2v  
  struct result_2 9LOq*0L_:  
  { hF5(1s}e$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LK>;\BRe?  
} ; &Cr4<V6-q  
} ; Z55C4F5v  
&=wvlI52`  
}8`>n4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *mW2vJ/B  
!3z ;u8W  
下面我们来剥离functor中的operator() 1buO&q!vn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YuoIhT  
`9acR>00$  
return l(t) op r(t) <2O XXQ1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o ethO  
return op l(t) RE08\gNIt  
return op l(t1, t2) dl3}\o_  
return l(t) op :_o^oi7G  
return l(t1, t2) op oZi{v]4  
return l(t)[r(t)] U/h@Q\~U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] STPRC&7;  
Lw<.QMN%f  
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: Y6(= cm  
单目: return f(l(t), r(t)); NGW:hgf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bE3mOml  
双目: return f(l(t)); 9A9T'g)Du  
return f(l(t1, t2)); &/g^J\0M)  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ss\FSEN!/  
bP4}a!t+n  
struct meta_divide 6<f(Zv? I  
  { @\a~5CLN  
template < typename T1, typename T2 > U+!&~C^y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WDt6{5T  
  { *0<)PJ T  
  return t1 / t2; F]s:`4  
} x1}Ono3"T  
} ; Uyd'uC  
pB7^l|\]  
这个工作可以让宏来做: 4Ofkagg  
A-YW!BT4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QI78/gT,d  
template < typename T1, typename T2 > \ ]3 QW\k~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \=o0MR  
以后可以直接用 =uR3|U(.|u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z8xBq%97us  
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 ! w;/J^  
(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。。。) s3 VD6xi7  
2)-4?uz~  
?MS!t6  
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 {P )O#  
YoWXHg!U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /NxuNi;5  
class unary_op : public Rettype "|V}[ 2  
  { 8O[l[5u&  
    Left l; be?Bf^O>  
public : 5gb:,+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uJ0Wb$%  
}^^c/w_  
template < typename T > flOXV   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const js% n]$N  
      { 0;hn;(V]"  
      return FuncType::execute(l(t)); UKPr[  
    } ,RP9v*  
 {@k , e  
    template < typename T1, typename T2 > > }kZXeR|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [8K :ml  
      { Sf@xP.d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dqO]2d  
    } =r3g:j/>q  
} ; =y`-:j\  
6;;2e> e  
:39arq  
同样还可以申明一个binary_op VmRfnH"  
9mjJC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m7i(0jd +  
class binary_op : public Rettype }{Ra5-PY  
  { +[4y)y`  
    Left l; U]g9t<jD  
Right r; P!!O~P  
public : kfZ(:3W$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0|8cSE< i  
D|^N9lDaQ  
template < typename T > [a?bv7Kz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .K`n;lVs  
      { -<M+$hK\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "bQi+@  
    } k;)mc+ ~+  
w^,Xa  
    template < typename T1, typename T2 > WZh_z^rwn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y,w_x,m  
      { &>QxL d#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '(g;nU<  
    } m_,Jbf  
} ; cvhwd\  
kp#XpcS  
Nbv b_  
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 J6"GHbsO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .tQ(q=#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4t3>`x 7  
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。 s!>9od6^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W=OryEV?  
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。。。 +;M 5Sp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0)ZLdF_6  
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) Qqk(,1u  
下面是修改过的unary_op iSg0X8J)  
Q{an[9To~P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xvomn`X1  
class unary_op p1 ("  
  { {-f%g-@L6|  
Left l; eKZS_Qd  
  C[d1n#@r  
public : ]>%2,+5  
&0fV;%N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} # z7yoP  
:{B']~Xf  
template < typename T > w0vsdM;G  
  struct result_1 uZ'Z-!=CL  
  { 5(E&jKn&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4jZB%tH  
} ; 4^ U%` 1  
F^S]7{  
template < typename T1, typename T2 > 69apTx  
  struct result_2 ck3+A/ !z  
  { 'GiN^Y9dcc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ajo IL  
} ; oN%zpz;OR  
6a_U[-a9;  
template < typename T1, typename T2 > {<-wm-]mo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DiTpjk ]c`  
  { S\Le;,5Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l-S0Gn/'X  
} `AvK=]  
,np|KoG|M  
template < typename T > 5FF28C)>/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V>GJO(9  
  { ?mSZQF:d@  
  return OpClass::execute(lt(t)); NJVkn~<  
} dQ9W40g1  
1eEML"  
} ; }pnp._j  
z( }w|  
-;FAS3(wy  
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 ;Krb/qr4_  
好啦,现在才真正完美了。 w5 ]lU  
现在在picker里面就可以这么添加了: %Lb cwh(9  
d|9]E&;,  
template < typename Right > c2fSpvz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5\w*W6y  
  { <W)F{N?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MNb9~kM  
} x$D^Bh,  
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。 9yWf*s<  
I,HtW),  
e6 x#4YH  
)N607 Fa-  
PHY!yc-LjV  
十. bind `'k2gq&  
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。  N&kUTSd  
先来分析一下一段例子 * fj`+J  
uOy/c 8`  
w-xigm>{Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >goHQ30:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5?? }9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ysl#Rwt/2  
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。 s S#/JLDx]  
我们来写个简单的。 3}&3{kt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r|jM;  
对于函数对象类的版本: ~K99DK.  
9c }qVf-i  
template < typename Func > 4cM0f,nc+  
struct functor_trait yNn=r;FZQ  
  { EltCtfm`  
typedef typename Func::result_type result_type; ,d&3IhYhD  
} ; S<*IoZ?T  
对于无参数函数的版本: ,Z _@]D@  
U{LS_VI~  
template < typename Ret > aNNRw(0/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u%E8&T8,  
  { U1pE2o-  
typedef Ret result_type; p@uHzu7  
} ; b4bd^nrqV  
对于单参数函数的版本: ?Tu=-ppw  
N-knhA  
template < typename Ret, typename V1 > " zD9R4\X.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SK^(7Ws~0  
  { .=t:Uy  
typedef Ret result_type; {;& U5<NO  
} ; Y~A I2HS  
对于双参数函数的版本: Az8ZA~Op=  
QV:> x#=V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SE@TY32T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e*PUs  
  { $Cfp1#  
typedef Ret result_type; JMo r[*  
} ; (w5cp!qW9J  
等等。。。 Q^nf D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cfa1"u""e  
B@0#*I Rm  
template < typename Func > ~>lqEa  
struct func_return "VSx?74q  
  { Ak('4j!*}^  
template < typename T > [u2t1^#Ol  
  struct result_1 {=mGXd`x?l  
  { {6:*c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8wOscL f:  
} ; bHE.EBZ  
Y)1J8kq_  
template < typename T1, typename T2 > qGEp 6b H  
  struct result_2 a%si:_  
  { ty rP[y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -WF((s;<#  
} ; /V/NL#(R  
} ; ~yw]<{?  
~LV]cX2J(  
>dm9 YfQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q1x&Zm1v  
Lw_|o[I}  
template < typename Func, typename aPicker > " M?dU^U^  
class binder_1 J` GL_@$q  
  { lN,a+S/'  
Func fn; K/f-9hE F  
aPicker pk; 5|K[WvG@Co  
public : "G.X=, V  
3Wv^{|^  
template < typename T > V@-Q&K#  
  struct result_1 Hv^Bw{"/R  
  { UdM2!f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #G F.M,O/h  
} ; O_4B> )zd  
JW^ ${4  
template < typename T1, typename T2 > R<6y7?]bZ  
  struct result_2 QkD ~  
  { Pvi2j&W84  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S\A0gOL^  
} ; 6fo" k+S  
H{=G\N{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e"eIQI|N  
&;P\e  
template < typename T > 7]T(=gg /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j8[U}~*^  
  { pFNU~y'Kf  
  return fn(pk(t)); NiW9/(;xB  
} (&/4wI^M  
template < typename T1, typename T2 > l9a81NF{s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4aBVO%t  
  { ppvlU H5;  
  return fn(pk(t1, t2)); n9={D  
} tm=,x~  
} ; YARL/V  
t^YtP3`?b  
jmaw-Rx  
一目了然不是么? Jk&!(YK&  
最后实现bind pY )x&uM!  
z`E=V  
K2xHXziQ  
template < typename Func, typename aPicker > : q%1Vi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tNzO1BK  
  { HB5-B XBU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); * BR#^Wt  
} %~Rg`+  
FP=- jf/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Er j{_i?R?  
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。 _&V,yp!|  
FVrB#Hw~  
十一. phoenix nf"#F@dk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +<[q"3  
tR'RB@kJ  
for_each(v.begin(), v.end(), M`'DD-Q  
( 8Z9>h:c1  
do_ 'ZMh<M[  
[ f7Nmvla[q  
  cout << _1 <<   " , " Ul]7IUzsu  
] `j)56bR  
.while_( -- _1), W5`pQdk  
cout << var( " \n " ) CQ/+- -o  
) Eq;w5;7s  
); aaY AS"/:  
ij-'M{f  
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: } (-9d  
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 ! Ea!"}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -;_"Y]#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AJ*17w  
SIrNZ^I  
7A(4`D J  
template < typename Cond, typename Actor > 0Pf88'6  
class do_while p$1 'e,G  
  { "ufSHrZv  
Cond cd; Z@Q*An  
Actor act; LS<+V+o2%  
public : k"DZ"JC  
template < typename T > CA`V)XIsP  
  struct result_1 }O@>:?U  
  { GyQFR?  
  typedef int result_type; /K&9c !]$C  
} ; O5p$ A @  
~s HdOMw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b=MW;]F  
EDgtn)1  
template < typename T > {*O+vtir%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bv@p9 ] n  
  { <H60rON  
  do HLPRTta.  
    { jH<Sf: Y(  
  act(t); m-Jy 4f#  
  } V9"R8*@-  
  while (cd(t)); *'8q?R?7g  
  return   0 ; `0]N#G T  
} "0;WYw?  
} ; EEZ~Bs}d  
nN<,rN{ :  
-9{N7H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #btf|\D  
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。 Jaw1bUP!oK  
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。 O8\f]!O(  
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。 1DcBF@3sWG  
下面就是产生这个functor的类: COHBju fmR  
(jU_lsG  
UwS7B~  
template < typename Actor > ]h`*w  
class do_while_actor 18F}3t??  
  { q9ra  
Actor act; 5"57F88Y1  
public : +5|k#'%5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PV~D;  
cb)7$S  
template < typename Cond > ,iao56`E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |-S!)iG1V  
} ; *> nOL  
bskoi;)u  
p#P<V%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X5.9~  
最后,是那个do_ GBBr[}y-  
LhAW|];  
3h.,7,T  
class do_while_invoker eJ45:]_%I@  
  { N(4y}-w$  
public : sHBTB6)lx  
template < typename Actor > &\6},JN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #p*uk  
  { L)U*dY   
  return do_while_actor < Actor > (act); ER9{D$  
} BrSvkce  
} do_; C=&n1/  
NYHK>u/5c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uQ_C<ii"W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s&V sK#  
最后来说说怎么处理break和continue 7/hn%obC  
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。 YL|)`m0-^5  
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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