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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [f O]oTh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (%I`EAR  
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, s[xdID^3.  
Bb-x1{t  
7Kh+m@q.  
tM@TT@.t~  
  class filler pdtK3Pf  
  { N4HnW0  
public : q=96Ci_a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C}+(L3Z  
} ; w7dG=a&  
ia?8 Z"&lK  
B'~.>, fg  
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: A;2?!i#f  
F}sfk}rp  
[0J0<JnK  
DVpqm6$ Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \UNw43EL  
n'M}6XUw  
[=LQ,e$r7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mg#+%v  
JNMZn/  
2OK%eVba  
t3bN P K^  
二. 战前分析 b,SY(Ce~g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C/]0jAAE7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W}T+8+RU  
 wl9E  
8.9S91]=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "J[Crm  
  /* --------------------------------------------- */ ,Zs-<e"  
vector < int *> vp( 10 );  : [AW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0eUsvzz 15  
/* --------------------------------------------- */ B}*xrPj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }1(F~6RH  
/* --------------------------------------------- */ L\n_q6n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W6wgX0H  
  /* --------------------------------------------- */ >L=l{F6 p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y|1kE;  
/* --------------------------------------------- */ MNJ$/l)h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d_]MqH>R\  
>nTGvLOq  
\idg[&}l}  
n{UB^-}5  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8+GlM+>4  
1._1, _2是什么? F!SmCE(0x  
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}dr  
2._1 = 1是在做什么? [m('Y0fwO^  
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。 BQw#PXp3  
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。 9nd'"$  
1[B?nk  
UHR)]5Lt  
三. 动工 }hl# e[$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !@*Ac$J>$  
fv`%w  
lDAw0 C3  
v}[7)oj|  
template < typename T > se(_`a/4Q  
class assignment =\_MJ?A$  
  { )8e_<^M  
T value; 8 Z#)Xb4  
public : NFc< %#H  
assignment( const T & v) : value(v) {} neOR/]  
template < typename T2 > 9Y-s],2V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0~^opNR  
} ; [nflQW6  
oYqlN6n,=6  
b]*9![_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <Ep P;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E#_}y}7JY  
zFv>'1$  
%iF< px?Vc  
qY0GeE>N  
  class holder % ]  
  {  8tPq5i  
public : BIX%Bu0'f  
template < typename T > )e{~x u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yo:>m*31  
  { uZW1 :cx  
  return assignment < T > (t); 59ro-nA9v  
} 7?cZ9^z`w  
} ; xt40hZ$  
Oja)J-QXb  
mDj:w#q  
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: dr:)+R  
1 3  
  static holder _1; cV)C:!W2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 # {!Qf\1M  
SRj|XCd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [\. ho9  
而不用手动写一个函数对象。 )S>~h;  
B4&x?-0ZC  
&.Yh_  
eGnc6)x@C  
四. 问题分析 +mV4Ty  
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。 ks'25tv}F  
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。 "K~+T\^|k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iVnrv`k,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  ZY keW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f@>27&'WV  
8[}MXMRdb  
五. 问题1:一致性 ;xwa,1]  
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?| <W\~A$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5/Swn9vwl  
zD2B hta y  
struct holder ~vaV=})  
  { Fc42TH p  
  // [nYwJ  
  template < typename T > IXX^C}\,  
T &   operator ()( const T & r) const H}JH339  
  { Gl}=Q7  
  return (T & )r; js7J#b7  
} CWt,cwFW  
} ; y]M/oH  
E jBEZL|_  
这样的话assignment也必须相应改动: i>0I '~V  
vNi7=3  
template < typename Left, typename Right > ^vo^W:   
class assignment USe"1(|E  
  { K3'`!Ka*  
Left l; PX(Gx%s|  
Right r; {"'W!WT b  
public : RH>b,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wu:vO2aw8  
template < typename T2 > #). om*Xh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /3rt]h"  
} ; 3}n=od=  
WynHcxC  
同时,holder的operator=也需要改动: ;c<:"ad(  
JTl 37j  
template < typename T > ,Ea.ts>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0qZ{:}`3  
  { t'0r4&\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U}7$:hO"dX  
} z`5+BL,|ND  
I+8m1 *  
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。 -Qqb/y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 op&,&  
yIqsZJj  
return l(rhs) = r; NfS0yQPx  
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。 tSE6m-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5K{(V^88F  
(/Z~0hA[Q  
template < typename Tp > @T]gw J  
class constant_t T(7 8{A>  
  { d*8 c,x  
  const Tp t; kn`KU.J.  
public : H>-,1/IY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x\;`x$3t  
template < typename T > d<(1^Rto  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VLu_SXlo*  
  { 9v<BO$ ,a  
  return t; BeaX 0#\  
} Hfm4  
} ; +z;xl-*[  
 +6uun  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ks sXi6^  
下面就可以修改holder的operator=了 U-X  
n4(w?,w }  
template < typename T > ANp4yy+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W[j =!o  
  { sVaWg?=qs'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <`*6;j.&  
} kH1l -mxz  
!bT0kP$3}  
同时也要修改assignment的operator() v?n`kw  
cV)fe`Gg  
template < typename T2 > ,t61IU3"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Fl+^aLS  
现在代码看起来就很一致了。 1:q55!b  
j\!zz  
六. 问题2:链式操作 mcS/-DaN?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U|-4*l9Ed  
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。 $vlgiJ&f  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k$k (g  
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。 qV9`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `S{< $:D  
burEo.=  
template < typename T > @Mt6O _V  
struct result_1 L'"20=sf  
  { REnRpp$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^X"G~#v=q  
} ; ch \*/  
;&;coH8`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S)@R4{=e"V  
=n9adq  
template < typename T > 5j{o0&=_$  
struct   ref TBrAYEk  
  { 0 6 K8|K  
typedef T & reference; 4#;rv$ {  
} ; ' OdZ[AN  
template < typename T > mL18FR N  
struct   ref < T &> .eK1xwhJ  
  { (RWZ [-;)  
typedef T & reference; V*U"OJ%  
} ; DtXXfp@;  
,'={/)c<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~;wSe[  
1K0 9iB  
template < typename T > ElqHZ$a?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3f eI   
  { OtY.s\m y  
  return l(t) = r(t); >`'#4!}G5j  
} ZV_mP'1*  
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。 {BY`Wu:w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2s?j5 Sd  
@bfaAh~   
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 tvf"w`H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "&Q-'L!M'/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N!9DZEcm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ny\iRU)fN  
最后的布局是: $C,f>^1  
                Add H Y.,f_m  
              /   \ 2Z7smDJ  
            Divide   5 htMsS4^Kvd  
            /   \ y !47!Dn  
          _1     3 ;T-i+_  
似乎一切都解决了?不。 R:0Fv9bwS  
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。 "EWU:9\0  
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。 vb{&T<  
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: _ nS';48  
}Jh!B|  
template < typename Right > <*2.B~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ehO F@IA_  
Right & rt) const oel3H5Nz  
  { _o' jy^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ] bhzB  
} 5 (2g*I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *)L%pH>`  
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。 D@>P%k$$s>  
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。 j%]i#iqF  
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。 s:jr/ j!  
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。 fnL!@WF  
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? |X~T</{8i  
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: \P&'4y~PL  
x%vt$dy*8  
template < class Action > 3ZC to[Y  
class picker : public Action P ,xayy  
  { h"#^0$f  
public : a!Z,~ V8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |1-0x%@[;  
  // all the operator overloaded kS/Zb3  
} ; l OI(+74  
xfos>|0N  
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。  5t:4%  
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: xg. d)n  
1a/@eqF''  
template < typename Right > |~8iNcIS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~Jp\'P7*  
  { 9i,QCA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  vRn^n  
} ,5t.0XqS  
i\},  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uAK-%Uu?  
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。 k{y@&QNj  
.;/@k%>   
template < typename T >   struct picker_maker 5W 5\  *L  
  { n#,AZ&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zhz.8W  
} ; 7!<cU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y9Yh%M(  
  { e,`+6qP{  
typedef picker < T > result; r}D`15IHJ  
} ; wH{lp/  
c6E@+xU  
下面总的结构就有了: /bfsC& 3  
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。 KB *[b  
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。 #E{OOcM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e|"`W`"-  
至此链式操作完美实现。 Y]B2-wt-  
l: 1Zq_?v;  
WASs'Gx  
七. 问题3 M6pGf_qt  
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。 S[X bb=n  
S-.!BQ@RMZ  
template < typename T1, typename T2 > SZK~<@q5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .CQ IN]iD  
  { 0qw,R4YK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 19 bP0y  
} ,t*#o&+  
i,<TaW*I  
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: oxHS7b  
> 9i@W@M  
template < typename T1, typename T2 > m)=  -sD  
struct result_2 8 yB  
  { .QRQvtd.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ran Q_\  
} ; l)a]V]oQ  
$MB56]W8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t9Pu:B6  
这个差事就留给了holder自己。 gqyQ Zew  
    %I&Hx<H j  
MFiX8zwhx+  
template < int Order > TP'EdzAT  
class holder; % 89f<F\V  
template <> x_2 [+Ol  
class holder < 1 > 7evE;KL  
  { g[q1P:I@W  
public : D!TS/J1S;u  
template < typename T > <M7@JgC &  
  struct result_1 EAj2uV  
  { P `T&zK  
  typedef T & result; GT|=Apnwr%  
} ; "Z&{  
template < typename T1, typename T2 > fC&Egy  
  struct result_2 PG&@.KY  
  { w[~$.FM/  
  typedef T1 & result; l?pZdAE  
} ; ,DXNq`24  
template < typename T > &>*f J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wu/]M~XwI  
  { Z +(V'e;  
  return (T & )r; "_}Hzpy5k  
} ~Pv4X2MO  
template < typename T1, typename T2 > 8`U5/!6fu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $*9h\W-)`Q  
  { Do=*bZ;A  
  return (T1 & )r1; ,Hch->?Og  
} jF_K*:gQ  
} ; aVM@^n  
aqoT  
template <> `5=0f}E  
class holder < 2 > e~i ?E  
  { g5; W6QX  
public : t /EB y"N#  
template < typename T > %kKe"$)0  
  struct result_1 &owBmpz  
  { _udH(NC  
  typedef T & result; !3kyPoq+  
} ; fS w00F{T  
template < typename T1, typename T2 > ?h<I:[oZ  
  struct result_2 VkRvmKYl  
  { ]+ XgH #I  
  typedef T2 & result; $s)G0/~W  
} ; CLdLO u"  
template < typename T > 2%rAf8=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O5{ >k  
  { O-U_Zx0zd  
  return (T & )r; bJx{mq  
} .B6$U>>NS^  
template < typename T1, typename T2 > ne oT\HV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ( T VzYm y  
  { OzA"i y  
  return (T2 & )r2; U~s&}M\n  
} V`l.F"<L  
} ; v,KH2 (N  
M9 fAv  
BYqDC<Fq  
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> >。 qCc'w8A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4IG'T m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /H:'(W_b;  
,}=x8Xxr  
return l(i, j) = r(i, j); @Vr?)_ 0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hh(_sewo  
/=FQ {tLr  
  return ( int & )i; zX"@QB3E  
  return ( int & )j; DHaSBk  
最后执行i = j; l$}h1&V7  
可见,参数被正确的选择了。 CD +,&id  
I8Y[d$z  
E;@` { v  
wbU pD(  
`-hFk88  
八. 中期总结 VWI|`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: "o*F$7D!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >wNE!Oa*B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QDzFl1\P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $f7#p4;}(  
w5b D  
TlYeYN5V  
Y@c! \0e$  
%+:%%r=Q  
vh"zYl`  
九. 简化 ^}ngb Dn  
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。 b* no.eB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gLaFIeF<+  
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: l-Xxur5M'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XTG*56IzL  
  +-*/&|^等 pa~.[cBI  
2. 返回引用。 isLIfE>  
  =,各种复合赋值等 c]P`U(q9TV  
3. 返回固定类型。 P B.@G,)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IR;lt 3  
4. 原样返回。 J-:\^uP  
  operator, ReE6h\j  
5. 返回解引用的类型。 +`r;3kH ..  
  operator*(单目) g7EJyA  
6. 返回地址。 Egi<m   
  operator&(单目) ssoIC  
7. 下表访问返回类型。 ]uI#4t~  
  operator[] %?' jyK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;_@u@$=~  
  operator<<和operator>> 9*h?g+\  
;$ D*,W *  
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。 ]S[M]-I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6#MIt:#  
!_QE|tVeR  
template < typename Left > .RxH-]xk  
struct value_return V2W)%c'  
  { I0h/x5  
template < typename T > puV(eG  
  struct result_1 ytf.$P  
  { uLD%M av  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U]riBlg>  
} ; _8vq]|rC  
5}x^0 LY  
template < typename T1, typename T2 > wN-3@  
  struct result_2 R*`A',]:9  
  { th}Q`vg0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y,RBTH  
} ; I dgha9K  
} ; [8EzyB>fH  
'2vZ%C$  
ypM0}pdvTp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f wWI2"}  
`PXSQf  
下面我们来剥离functor中的operator() ykrb/j|rK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %>_ZUu3M  
.S>:-j'u  
return l(t) op r(t) 1@JAY!yoo_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Bd*:y qi  
return op l(t) 8  ;y N  
return op l(t1, t2) +Em+W#i%?  
return l(t) op vn}:$|r$J  
return l(t1, t2) op l`G .lM(  
return l(t)[r(t)] R=yn4>I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O~N0JK_>  
MKq:=^w  
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: n dgG1v%  
单目: return f(l(t), r(t)); `h*)PitRa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8@^=k.5IK  
双目: return f(l(t)); )R.y>Ucb0  
return f(l(t1, t2)); u=I\0H  
下面就是f的实现,以operator/为例 N2[EdOJT_  
w#_/CU L  
struct meta_divide GLrHb3@"N  
  { ]|ew!N$ar=  
template < typename T1, typename T2 > . Xn w@\k'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }ac0}  
  { O>9+ tQ  
  return t1 / t2; 3e+ Ih2  
} 4 8l!P(>?y  
} ; Q>]FO  
NI_.wB{  
这个工作可以让宏来做: r9 G}[# DO  
xPoI+,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MA0 }BJoW  
template < typename T1, typename T2 > \ o,dO.isgh>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Bj5_=oo+d  
以后可以直接用 Y -%g5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;L (dmx?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 MwMv[];I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^}vLZA  
~jWG U-m  
9aky+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [+<lm 5t  
f mu `o-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FMMQO,BU  
class unary_op : public Rettype .G8+D%%.  
  { ANh7`AUuO  
    Left l; {,61V;Bpm  
public : [9dW9[Z+!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,$BbJQ5  
OIP JN8V  
template < typename T > `R]B<gp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nr 5h%<` I  
      { j_ i/h "  
      return FuncType::execute(l(t)); (|H1zO  
    } |t](4  
Kgh@.Ir  
    template < typename T1, typename T2 > d/oxRzk'L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !@j5yYf  
      { &cy @Be}|T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }@JPvI E  
    } MD`1KC_m  
} ; Bs7/<$9K/  
$]O;D~  
 zE$KU$  
同样还可以申明一个binary_op hI249gW9  
(prqo1e@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5>{  
class binary_op : public Rettype X@`kuWIUw  
  { rZ}y'A   
    Left l; -UD^O*U  
Right r; 8JYF0r7  
public : ;#c=0*.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L<8:1/d\  
?8 dd^iX/  
template < typename T > 0V:7pSC{P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p) #7K  
      { `yiw<9yp2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a W1y0  
    } &,vPZ,7l  
@&H Tt  
    template < typename T1, typename T2 > eAvOT$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "zpc)'$ L=  
      { xz9x t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q#+y}pOLP  
    } k;aV4 0N9  
} ; lN@SfM4\  
/"$A?}V  
Ns3k(j16  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kY e3A &J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T4H/D^X|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fcDiYJC*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o{C7V *  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q:U^):~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o u%Xnk~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7r,s+u.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V(/ @$&  
下面是修改过的unary_op \J@i:J6x$1  
ZjCT * qx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '!$g<= @  
class unary_op m*'^*#  
  { ?ykQ]r6a<  
Left l; Io8h 8N-  
  eN]AJ%Ig  
public : .TI =3*`G  
nDiy[Y-4Wp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .O h4b5  
x:Mh&dq?  
template < typename T > n+ot. -  
  struct result_1 G6l:El&  
  { NI^=cN,l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +0{$J\s  
} ; ao+lLCr  
Z>9uVBE02  
template < typename T1, typename T2 > UG@9X/l}  
  struct result_2 <FaF67[Q  
  { 2N)siH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +JDQ`Qk  
} ; REEs}88);'  
nTG@=C#  
template < typename T1, typename T2 > {Kbb4%P+h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @y"/hh_?  
  { 5uo?KSX%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V*}xlxSL  
} !]^,!7x,8j  
F!N D  
template < typename T > CrvL[6i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%QWpKO7X  
  { ]npsclvJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); .dbZ;`s  
} %S'gDCwq  
0@O:C::  
} ; >g{ w,  
b8QQS#q)V  
}jfOs(Q]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xOKLc!J  
好啦,现在才真正完美了。 ]U4)2s  
现在在picker里面就可以这么添加了: x6h';W_ 8  
<l#|I'hP  
template < typename Right > Fl{@B*3@w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _S$ SL%;\  
  { LBcnBo</v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ht{Q=w/ 9  
} <6!;mb ;cX  
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。 2aDjt{7P  
GBh$nVn$  
nfj8z@!  
-za+Wa`vH  
<~d3L4h*<  
十. bind B IW?/^  
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。 y TbOBl  
先来分析一下一段例子 KxA ^?,t[  
[|5gw3 y  
>'/KOK"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o(gEyK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \ #yKCA';  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =x &"aF1  
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。 {E 'go]  
我们来写个简单的。 (=jztIZ C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \me'B {aa  
对于函数对象类的版本: y;GwMi $KI  
g,k} nkIT  
template < typename Func > rDD,eNjG  
struct functor_trait GR%h3HO2&  
  { :l;SG=scx  
typedef typename Func::result_type result_type; w3<%wN>tE  
} ; 0gIJ&h6*f  
对于无参数函数的版本: @5=2+ M  
ZUA%ZkX=F  
template < typename Ret > 5#WyI#YNG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~zd+M/8  
  { 4#MPD  
typedef Ret result_type; MsD@pa  
} ; lTR/o  
对于单参数函数的版本: tCVaRP8eC+  
0etJ, _">  
template < typename Ret, typename V1 > e I^Q!b8n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aioN)V  
  {  BH<jnQ  
typedef Ret result_type; ozCH1V{p  
} ; cns~)j~  
对于双参数函数的版本: 5McOSy  
4WAs_~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^*$lCUv8p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _u] S/X-  
  { s(?A=JJ  
typedef Ret result_type; ,q".d =6  
} ; eoGGWW@[  
等等。。。 yGs:3KI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |<aF)S4  
g'pB<?'E'  
template < typename Func > JYesk  
struct func_return (Qp53g  
  { 6?(Z f  
template < typename T > &OXWD]5$6  
  struct result_1 G@(ukt`0}  
  { !A|ayYBb\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  %&81xAt  
} ; 8 Buus  
`,7;2ZG~O  
template < typename T1, typename T2 > vNn$dc  
  struct result_2 dBeZx1Dy  
  { aGx[?}=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cvgk67C=$  
} ; y88lkV4a  
} ; 9x]yu6  
a*N<gId  
{0IC2jE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0;X0<IV  
+8zC ol?j  
template < typename Func, typename aPicker > BXx l-x  
class binder_1 !]l!I9  
  { $j"TPkW{M  
Func fn; qJZ:\u8oO  
aPicker pk; bkSI1m3  
public : W*!u_]K>  
!C>'a:  
template < typename T > >&-" X# :  
  struct result_1 }|-Yd"$  
  { km=d'VvnI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #^zUaPV 7r  
} ; >$/PfyY7@#  
|WUm;o4E`U  
template < typename T1, typename T2 > ln&9WF\I  
  struct result_2 3x6@::s~  
  { %AV[vr,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {{+woL'C  
} ; ;p] f5R^  
:L&d>Ii|'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rE5q BEh  
6d#:v"^,  
template < typename T > vq_v;$9}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S>N/K  
  { &"/IV$H  
  return fn(pk(t)); 0'nY  
} X ^\kI1  
template < typename T1, typename T2 > _N2tf/C&=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -A3>+G3[  
  { W:TF8Onw  
  return fn(pk(t1, t2)); d2=Z=udd  
} TQiDbgFo  
} ; |h{#r7H0  
\4FKZ>1+R  
W4V !7_  
一目了然不是么?  1(*Pa  
最后实现bind SGA!%=Lp  
^Ss4<  
ry[NR$L/m  
template < typename Func, typename aPicker > $ri'tJ+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dxwH C\"5  
  { jxdxIkAHZc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7O^'?L<C'  
} )gb gsQZ  
N8K @ch3=P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 50 VH>b_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *E1v  
Q ,6[  
十一. phoenix O9Fg_qfuT_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9! 6\8  
?=^ M(TA;  
for_each(v.begin(), v.end(), H6! <y-  
( iTpU4Qsj  
do_ <-%OXEG  
[ 7]&ouT  
  cout << _1 <<   " , "  b :J$  
] HaiaDY)  
.while_( -- _1), }ki}J>j|f  
cout << var( " \n " ) A\S1{JrR  
) VfON{ 1g  
); Qin;{8I0  
[bIR$c[G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S`v+rQjW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A=a~ [vre  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -|\SNbPTV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *M^t@hl  
{24Y1ohK  
LjOHlT'  
template < typename Cond, typename Actor > di,?`  
class do_while Xj+oV  
  { WUesTA>  
Cond cd; ^+)q@{\8Y  
Actor act; Gi*GFv%xB  
public : wEp*j+Mmce  
template < typename T > ZUiI nO  
  struct result_1 X&+*?Q^  
  { qZ79IX'y  
  typedef int result_type; F')fi0=  
} ; sM0o,l(5  
"2FI3M =  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QTKN6P  
eo~>|0A*V  
template < typename T > v *UJ4r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v?S~ =$.  
  { _8;)J  
  do 1E'/!|  
    { UvPD/qu$8D  
  act(t); 3Q-[)Z )  
  } gJv;{;%  
  while (cd(t)); ""2g{!~r  
  return   0 ; nL[ zXl  
} W<"{d  
} ; us,1:@a)a  
yxpDQ O~x  
7vf?#^ RlV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b}OOG  
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。 ~BJ~]~0P`  
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。 ['l.]k-b}  
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。 Uq8=R)1<|d  
下面就是产生这个functor的类: @T6Z3Zj}  
G>q16nS~KP  
5HAIKc  
template < typename Actor > 1FO T  
class do_while_actor <y30t[.E6  
  { {ylhh%t4hi  
Actor act; Zagj1 OV|  
public : "Nx3_mQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A7SE>e>  
EE<^q?[3^  
template < typename Cond > ^Nu0+S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \h&ui]V  
} ; :1O1I2L0  
/V% ]lmxQ  
{g7[3WRy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AvNU\$B4aG  
最后,是那个do_ |y*-)t  
*i>?YT  
k5=VH5{S  
class do_while_invoker V;V,G+0Re  
  { DIU9Le  
public : S ;; Z  
template < typename Actor > 8% ;K#,>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7?O~3  
  { az=(6PX  
  return do_while_actor < Actor > (act); U.[?1:v  
} er[%Nt+99  
} do_; V>2mz c  
0B;cQSH!q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s, 8a1o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G\U'_G>  
最后来说说怎么处理break和continue nvdo|5  
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。 S _B $-H|  
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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