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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #Rjm3#gc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -Qqb/y  
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, r 'pFHX  
_W tSZmW?  
t`H^! b  
'_@=9 \<  
  class filler \L6U}ZQ2V  
  { uZ%b6+(  
public : 6"eGd"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Xp._B4g  
} ; $fuFx8`2W  
uoaF(F-  
8uS1HE\%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NzNAhlXj3  
xg\M9&J  
y.w/7iw:  
M)Tv(7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a5z.c_7r  
Mz+|~'R  
rm(<?w%'?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `H ^Nc\P#  
DQH _@-q  
aztP`S$h  
4D9l Za}  
二. 战前分析 XC0G5rtB  
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。 lb`P9mbr+  
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 x-CY G?-x  
=<O{  
6i%LM`8GEk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a%Cq?HZ7  
  /* --------------------------------------------- */ / D#vs9S  
vector < int *> vp( 10 ); 241YJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @l>\vs<  
/* --------------------------------------------- */ (al7/EhY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QH~/UnV  
/* --------------------------------------------- */ $:/y5zi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pRUN [[L  
  /* --------------------------------------------- */ nLQ 3s3@1>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X& O o1y  
/* --------------------------------------------- */ z=BX-)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i LK8Wnrq  
l yO_rZT  
B2WPjhzD  
w0^(jMQe^  
看了之后,我们可以思考一些问题: *G>V`||RW  
1._1, _2是什么? Qf7]t-Kp  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <74q]C  
2._1 = 1是在做什么? =@gH$Q_1  
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。 ?VS {,"X  
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。 wC'KI8-  
UQ`%,D  
&FkKnz4IZ  
三. 动工 n*@^c$&P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /o+, =7hY  
J>] ' {!+  
+7N6]pK|"  
HBo^8wN  
template < typename T > !+9H=u  
class assignment . I {X  
  { Ai(M06P:h  
T value; IP&En8W+  
public : >OZ+k(saL  
assignment( const T & v) : value(v) {} &Vvy`JE  
template < typename T2 > m5{Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4h:Oo  
} ; G/2@ Mn-  
m*CIbkDsZ  
VGWqy4m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,'={/)c<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~;wSe[  
1K0 9iB  
ElqHZ$a?  
3f eI   
  class holder OtY.s\m y  
  { }1z= C<  
public : <)?H98S  
template < typename T > 7{8!IcR #  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eem.lVVD  
  { @bfaAh~   
  return assignment < T > (t); tvf"w`H  
} "&Q-'L!M'/  
} ; N!9DZEcm  
^dYFFKQ  
ZJ=-cE2n  
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: |K aXek  
2Z7smDJ  
  static holder _1; JNuo+Pq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f ,K1a9.  
xf% ,UQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @hQ+pG@s  
而不用手动写一个函数对象。 q+WOnTS  
j3Cpo x  
]$y"|xqR  
>F Z6\  
四. 问题分析 0pBlmPafY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *~prI1e(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hk}M'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K ,f1c}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #s(B,`?N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <W|{zAyv  
]rZ"5y  
五. 问题1:一致性 uhQ3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e`<=& w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vyN =X]p  
AN$}%t"  
struct holder qI:}3b;T  
  { :*1|ERGoay  
  // [~f%z(vI  
  template < typename T > g3e\'B'  
T &   operator ()( const T & r) const isQ{Xt~K  
  { X7NRQ3P@  
  return (T & )r; ',*I=JW;  
} (^eE8j/K  
} ; HPVT$EJ  
.7+_ubj&,  
这样的话assignment也必须相应改动: wV W+~DJ  
(aiE!c  
template < typename Left, typename Right > 42U3>  
class assignment \1aj!)  
  { VskyRxfdW3  
Left l; xg. d)n  
Right r; 1a/@eqF''  
public : ,yAvLY5 P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ga N4In[d  
template < typename T2 > rQj.W6w=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lv&<kYWY  
} ; |Wi$@sWO  
'`/1?,=  
同时,holder的operator=也需要改动: o+/x8:   
TcO@q ]+S  
template < typename T > k{y@&QNj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .;/@k%>   
  { 5W 5\  *L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^0~?3t5  
} V8[woJ5x  
lJ R",_  
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。 I&Yu=v/_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Uu }ai."iB  
~WR6rc  
return l(rhs) = r; afG b}8 Q9  
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。 9t7_7{Q+;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !<((@*zU  
mBQ6qmK   
template < typename Tp > 3AX/A+2  
class constant_t 9oc.`-e\?  
  { ?Xh=rx_  
  const Tp t; p`33`25  
public : S7E:&E&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &qMSJ  
template < typename T > tA}O'x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W O|2x0K  
  { 4=*VXM/  
  return t; NnrX64|0  
} jP@H$$-=wH  
} ; ylmf^G@JC  
i,<TaW*I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lwQI 9U[O2  
下面就可以修改holder的operator=了 {xr4CDP  
i^Ep[3  
template < typename T > i7cMe8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $MB56]W8  
  { J@p[v3W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9_5Fl,u z  
} 0K@s_C=n#  
JV(|7Sk  
同时也要修改assignment的operator() I$9 t^82j  
**fJAANc  
template < typename T2 > r,L#JR w#-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :&&Ps4\Sq  
现在代码看起来就很一致了。 )/Ee#)z*  
WnvuB.(@3  
六. 问题2:链式操作 FL/@e$AK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "9&6bBa  
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。 najd~%?Rs  
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。 v?-pAA)ht  
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。 H2E!A2\m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K$R1x1lc2  
~y$B #.l  
template < typename T > >m44U 9   
struct result_1 [@uL)*o_#  
  { q 1Rk'k4+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]wER&/v"  
} ; 8QXxRD;0:  
UfOF'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: B9>3xxp(by  
z )a8 ^]`  
template < typename T > ]y2(ZTNTs  
struct   ref R1 hb-  
  { 7t0\}e  
typedef T & reference; R1{ "  
} ; sn}U4=u  
template < typename T > -KCm#!  
struct   ref < T &> bo0m/hVU  
  { j42U|CuK  
typedef T & reference; ) e;)9~  
} ; `.#e4 FBW  
6^if%62l&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V[HHP_  
{y`afuiB  
template < typename T > a4 O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b_W0tiyv%  
  { vp[~%~1(  
  return l(t) = r(t); UqsVqi h(  
} UpN:F  
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。 (`<l" @:_*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Me`jh8(K\6  
WG1Uv PK  
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 cCw?%qq,L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YaFQy0t%/5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s@jzu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fwm{oypg%  
最后的布局是: "m3u}!`3  
                Add Y"K7$+5#\  
              /   \ dSS_^E[{  
            Divide   5 `Ft.Rwj2:m  
            /   \ BYqDC<Fq  
          _1     3 qCc'w8A  
似乎一切都解决了?不。 4IG'T m  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /H:'(W_b;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 u f.Zg;Vc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %$~?DDNM  
1YTnOiYS1  
template < typename Right > ]O,!B''8k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y4/>3tz;  
Right & rt) const 5Q?7 xTQ  
  { )^|zuYzN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]mn(lK  
} 0"ZB|^c=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kgEGL]G>  
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。 G!ty@ Fx  
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。 ",B92[}Ar  
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。 xzyV| (  
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。 5dXC  
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? EZ8Ih,j9  
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: W&A22jO.1  
Y 'Yoc  
template < class Action > C8m8ys  
class picker : public Action }e9E+2}Z\  
  { 51*o&:eim  
public : l=Jbuc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D`o* OlU  
  // all the operator overloaded WID4{>G2  
} ; >/.-N  
=4RnXZ[P0  
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。 )U6T]1  
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: $"!"=v%B  
*S~gF/*kP  
template < typename Right > W=M]1hy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CKNC"Y*X  
  { )|x) KY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &y;('w  
} Zoh2m`6  
Be68 Fu0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RnE=T/VZJ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xx)egy_  
D^E1  
template < typename T >   struct picker_maker /(bPc12  
  { pUZbZ U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GO.mT/rB  
} ; O'Lgb9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q0Y0Zt,h  
  { V)mRG`L  
typedef picker < T > result; (%rO'X  
} ; qSlC@@.>  
[>A%%  
下面总的结构就有了: fLa 7d?4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P 5yS`v$@  
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。 <T>C}DGw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7H:1c=U  
至此链式操作完美实现。 I8d#AVF2  
XkHO=  
oP$NTy[  
七. 问题3 X2 c<.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9fp1*d  
[[}KCND  
template < typename T1, typename T2 > QmvhmsDL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ArDkJ`DE  
  { x=pq-&9>B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6Z]* ce<r  
} t|0Zpp;  
^G.PdX$M  
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: 2j9Mr  
Vahfz8~w/  
template < typename T1, typename T2 > %a{$M{s  
struct result_2 x6d+`4  
  { {9q~bt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ykrb/j|rK  
} ; %>_ZUu3M  
]x8 ^s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AifnC4  
这个差事就留给了holder自己。 I'{-T=R-q  
    \Bg;}\8 X  
cs `T7?>  
template < int Order > NRe{0U}nO  
class holder; )mT{w9u  
template <> 2 1.;lj  
class holder < 1 > S c_#BD.  
  { :@a8>i1&  
public : Z& e_yl  
template < typename T > BUqe~E|I  
  struct result_1 ~mP#V  
  { \R#]}g0!  
  typedef T & result; bnt>j0E  
} ; y=_8ae}aD~  
template < typename T1, typename T2 > Q%o:*(x[O  
  struct result_2 *~~ >?  
  { u )cc  
  typedef T1 & result; g)c<\%  
} ; J8>y2rAi  
template < typename T > [1K\ _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _]E H~;  
  { M@ILB-H  
  return (T & )r; bq#*XCt#  
} r)UtS4 7  
template < typename T1, typename T2 > _yw]Cacr\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ea#wtow|-  
  { th]1> .  
  return (T1 & )r1; ys`"-o[*  
} \ws<W 7  
} ; zRSIJ!A~  
,) ^4H>~V  
template <> OBp<A+a  
class holder < 2 > BO)K=gl;8  
  { :Lu=t3#  
public : XC"]/ y  
template < typename T > Goa0OC,  
  struct result_1 D=uU:7m  
  { EUZ#o\6  
  typedef T & result; {WfZE&B  
} ; q ^NI  
template < typename T1, typename T2 > N]f"+  
  struct result_2 N=R|s$,Oy9  
  { fgcI55&jV{  
  typedef T2 & result; <pJeiMo  
} ; 1 ;Bgtv$  
template < typename T > w9h`8pt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L6S!?t.{Yv  
  { vDl6TKXcu  
  return (T & )r; `R]B<gp  
} w ryjs!  
template < typename T1, typename T2 > M|IR7OtLV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VX#4Gh,~N  
  { 7~(|q2ib  
  return (T2 & )r2; l>p S23  
} F*Lm=^:  
} ; RS'!>9I  
}j9V0`Q  
d/oxRzk'L  
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> >。 ,ND}T#yTR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cYHHCaCS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ], Xva`"  
7J?`gl&C  
return l(i, j) = r(i, j); $KDH"J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e lj]e  
hn]><kaA  
  return ( int & )i; #'s}=i}y"C  
  return ( int & )j; `j+[JMr  
最后执行i = j; /sHWJ?`&/,  
可见,参数被正确的选择了。 4E\Jk5co,  
X 633.]+  
!##OQ  
7&-i :2  
+*/XfPlr|  
八. 中期总结 Y)="of  
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: o9&&u1`M/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?U3X,uv5J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ["]r=l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c!#DD;<Q  
rfj>/?8!@  
i%RN0UO^  
P,1[NW  
`x%( n@g  
VsLlPw{  
九. 简化 aN n\URR  
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。 ?8 dd^iX/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6, =oTmFP  
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: .C$4jR.KC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <*O~?=6p  
  +-*/&|^等 QAs$fi}f]s  
2. 返回引用。 wCT. (d_  
  =,各种复合赋值等 :mOHR&2xR%  
3. 返回固定类型。 !I3_KuJ5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t\& u  
4. 原样返回。 T.m*LM  
  operator, q0* e1QL  
5. 返回解引用的类型。 eAvOT$  
  operator*(单目) 6KT]3*B   
6. 返回地址。 }@VdtH  
  operator&(单目) ue?e}hF  
7. 下表访问返回类型。 ]r 6S|;:  
  operator[] R`%C]uG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7&ty!PpD  
  operator<<和operator>> A}K2"lQ#>,  
9WE_9$<V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lN@SfM4\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !2]eVO  
df@r2 /Y  
template < typename Left > 6[cC1a3r:  
struct value_return vd0;33$L  
  { ,LD[R1TU8  
template < typename T > 3 *0/<1f1!  
  struct result_1 1D@'uApi.  
  { fcDiYJC*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j A/xe  
} ; TCb 7-s  
_wvSLu<q  
template < typename T1, typename T2 > ^P)W/2  
  struct result_2 j^ y9+W_b  
  { tXZE@JyuC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s+9q`k^  
} ; *Cs RO  
} ; bU3e*Er  
(~}P.?C8  
G:u-C<^'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AHg:`Wjv-  
'!$g<= @  
下面我们来剥离functor中的operator() 7bC1!x*qw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?<_yW#x6  
K chp%  
return l(t) op r(t) ?ykQ]r6a<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tXlo27J  
return op l(t) 1Z. D3@  
return op l(t1, t2) 4$HU=]b6Tf  
return l(t) op ~3 ,>TV  
return l(t1, t2) op .TI =3*`G  
return l(t)[r(t)] 8oAr<:.=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $>Y2N5  
l'Oz-p.@  
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: 2.xA' \M  
单目: return f(l(t), r(t)); /&PRw<}>_o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EL--?<g  
双目: return f(l(t)); ]f%yeD  
return f(l(t1, t2)); LYYz =gvZl  
下面就是f的实现,以operator/为例 =IbDGw(  
`>.^/SGu>?  
struct meta_divide U^AywE]  
  { rGNYu\\  
template < typename T1, typename T2 > % ~!A,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2h_XfY'3pX  
  { g>L4N.ZH_v  
  return t1 / t2; Z>9uVBE02  
} huPAWlxT  
} ; aicvu(%EE  
>v sy P  
这个工作可以让宏来做: B~\mr{|u  
](^$5Am  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H%`$@U>  
template < typename T1, typename T2 > \ 1R}rL#h;=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Z'/dI`  
以后可以直接用 !c 3c%=W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7yUtG^'b  
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 U,;a+z4\  
(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。。。) wW. V>$q  
1=*QMEv1G  
]2Vu+AP  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [ 2WJ];FJ  
{~L{FG)O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;7;=)/-  
class unary_op : public Rettype +-s$Htx  
  { eUY/H1  
    Left l; D90.z"N\i9  
public : {c(@u6l28  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xZMQ+OW2i  
( o(,;  
template < typename T > 7? 1[sPM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d*}dM "  
      { n8FmIoZ&`  
      return FuncType::execute(l(t)); L6>;"]:f`  
    } }fS`jq;  
`f|Gw5R  
    template < typename T1, typename T2 > ~g#$'dS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >EacXPt-O  
      { /-{C,+cB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QsO%m  
    } \/wbk`2  
} ; sxP1. = W  
vO?\u`vY  
}|KNw*h $  
同样还可以申明一个binary_op @zQ.d{  
d ynq)lf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5{PT  
class binary_op : public Rettype /i[1$/*  
  { b6]MJ0do  
    Left l; 3dl#:Si  
Right r; ?3duW$`  
public : ?o>JX.Nl&7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B'AU~#d  
XABB6J]  
template < typename T > goMv8d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O4+a[82  
      { P( Gv|Q@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k <EzYh  
    } b +4x2{  
t7P[^f15[  
    template < typename T1, typename T2 > @P'("qb~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aSGZF w  
      { N I*x):bx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ],W/IDv  
    } 6T`F'Fk[  
} ; ?z[k.l+6w  
@5=2+ M  
ZUA%ZkX=F  
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 5#WyI#YNG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~zd+M/8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4#MPD  
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。 ,f[`C-\Q%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3* v&6/K  
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。。。 Gg,&~ jHib  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mw!EDJ;'  
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) !GAU?J;<#2  
下面是修改过的unary_op (O(X k+L  
KAFx^JLo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :TZ</3Sw  
class unary_op dlf nhf  
  { _rN1(=J  
Left l; J ,s9,("  
  iVUkM3  
public : =[ +)T[  
-50 Nd=1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fZ6-ap,u  
QnZ7e#@UP  
template < typename T > l&2pUv=  
  struct result_1 s?9$o Qq1  
  { \* /R6svz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E*W|>2nx]  
} ; 8q"C=t7  
te*|>NRS  
template < typename T1, typename T2 > ,|7!/]0&  
  struct result_2 gm1 7VrC  
  { N t-8[J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !l7D1i~  
} ; -*nd5(lY&  
HX`>" ?{  
template < typename T1, typename T2 > z0F'zN 3J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;,2;J3,pA  
  { .S6u{B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /ygC_,mx  
} S [=l/3c  
T1_qAz+  
template < typename T > ssUm1F\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Um &  
  { c`M ,KXott  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3;F+.{Icc  
} F8* zG 4/&  
xC5`|JW  
} ; (oG-h"^/  
 TNj WZ  
x9qoS)@CM  
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 $%Kyz\;7/  
好啦,现在才真正完美了。 _yu_Ev}R  
现在在picker里面就可以这么添加了: Mv1V Vk  
ln*_mM/Q%  
template < typename Right > '7ps_pz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9C"d7--  
  { ';J><z{>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {sR|W:fS$  
} 79y'PFSms  
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。 6<`tb)_2~  
xU(yc}vw,  
%AV[vr,  
;#+Se,)  
{[tx^b  
十. bind :L&d>Ii|'  
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。 rE5q BEh  
先来分析一下一段例子 6d#:v"^,  
[ }1+=Ub  
,enU`}9V*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =AVr<kP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XT<{J8 0z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S>N/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。 &"/IV$H  
我们来写个简单的。 0'nY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ed ,O>(  
对于函数对象类的版本: z'r B_l  
+H `FC  
template < typename Func > hL(zVkYI  
struct functor_trait IuOY.c2.u  
  { q s 0'}>  
typedef typename Func::result_type result_type; w`a(285s)i  
} ; ZL^ svGy  
对于无参数函数的版本: "<^]d~a_  
vN8Xq+  
template < typename Ret > >6\rhx>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7w8I6  
  { F =Zc_  
typedef Ret result_type; d :%!)s  
} ; meM61ue_2  
对于单参数函数的版本: KU5|~1t 4  
mvV5X al  
template < typename Ret, typename V1 > |.;LI= CT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IHaNg K2  
  { S1Ql%Yk-(  
typedef Ret result_type; Wti?J.Csc  
} ; t^KoqJ  
对于双参数函数的版本: G&f~A;'7k  
go[(N6hN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X{-[ E^X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vv<Tjr  
  { 5:6]ZFW  
typedef Ret result_type; @, %IVKg\  
} ; 18{" @<wIs  
等等。。。 -< RG'I~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S mjg[  
48t_?2>  
template < typename Func > 4&a,7uVer  
struct func_return gsD0N^  
  {  aa10vV  
template < typename T > ^N2N>^'&1.  
  struct result_1 O%R*1 P9  
  { "<LVA2v;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |8<P%:*N  
} ; 7$HN5T\!  
P3u,)P&  
template < typename T1, typename T2 > 1~_&XNb&  
  struct result_2 w=K!U]  
  { tMnwY'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; szG0?e  
} ; *LZ^0c:r  
} ; vi-mn)L6#  
'V-_3WWxU  
:Tu%0="ye  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^V5g[XL2  
@b,&b6V  
template < typename Func, typename aPicker > wNt-mgir-Q  
class binder_1 CTOrBl$70  
  { U 2@Mxw  
Func fn; ocbNf'W;  
aPicker pk; N-9qNLSP  
public : #Emz9qTsce  
o7B }~;L  
template < typename T > @*{sj`AS '  
  struct result_1 F>!gwmn~  
  { Mq [|w2.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X&+*?Q^  
} ; `*to( )  
hD I}V 1)  
template < typename T1, typename T2 > .)Af&+KT  
  struct result_2 g-cC&)0Q  
  { i rRe}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e9e7_QG_-  
} ; $GcVI ;a  
JLZ=$d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |4tnG&=  
LG6k KG  
template < typename T > 'CkN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #vnJJ#uI|>  
  { |Vq&IfP  
  return fn(pk(t)); ?5yj</W  
} gY=Ry=w9  
template < typename T1, typename T2 > JMa[Ulz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rDvz2p"R  
  { ; D a[jFP  
  return fn(pk(t1, t2)); hExw}c  
} S7 _^E  
} ; ^3:y<{J  
5f'<0D;K  
C1 YG=!  
一目了然不是么? xU5+"t~  
最后实现bind *[MK{m  
!o k6*m  
Gd08RW  
template < typename Func, typename aPicker > YEB@p.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  :Ky *AI  
  { 7:>VH>?D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -Ze{d$  
} !;1$1xWK  
z%pD3J?>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9^5D28y  
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。 aTx*6;-PH  
3>I   
十一. phoenix 8iDg2_l`G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -< 0PBl  
Q:#Kt@W  
for_each(v.begin(), v.end(), V&>\U?q:  
( <P"4Mk7`s  
do_ ;& PK6G  
[ $^1L|KgXp  
  cout << _1 <<   " , "  KOQ9K  
] DIU9Le  
.while_( -- _1), S ;; Z  
cout << var( " \n " ) 8% ;K#,>  
) O^AF+c\n  
); cIIt ;q[  
[3#A)#kWm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e~wJO~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %488"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U =G^w L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H"g$qSx  
<e :2DB&  
KfVLb4@16_  
template < typename Cond, typename Actor > S _B $-H|  
class do_while tKik)ei  
  { i(k]}Di:  
Cond cd; 8sV_@<l<X  
Actor act; aeBA`ry"B  
public :  / hl:p  
template < typename T > =`l).GnN2`  
  struct result_1 { _]'EK/w  
  { 5"]t{-PD  
  typedef int result_type; >,JA=s  
} ; JvZNr?_w%  
bxS+ R\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D3>;X=1  
j+_pF<$f:  
template < typename T > 4&+;n[D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a V4p0s6ZZ  
  { u*<G20~A  
  do K^_Mt!%  
    { 1YklPMx6  
  act(t); /<Doe SDJ|  
  } TyCMZsvM,  
  while (cd(t)); d/57;6I_  
  return   0 ; c<8RRYs  
} JBsHr%!i  
} ; "1U:qr2-H  
':v@Pr|  
G\?q{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZN:~etd  
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。 ET&Q}UOE  
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。 Pkm3&sW  
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。 `Xbk2KD p  
下面就是产生这个functor的类: $:YJ<HvG<  
y'9 bs  
& m'ttUG?  
template < typename Actor > ?d -$lI  
class do_while_actor dtdz!'q)Y  
  { |^ao,3h#  
Actor act; .i7bI2^  
public : ^r7-|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J:YFy-[w(  
\y-Lt!}  
template < typename Cond > T|h/n\fx)a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f&\v+'[p  
} ; SX{6L(  
r`Qzn" H  
`z=I}6){  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ml|[x M8  
最后,是那个do_ GYD`  
N|,6<|  
|$r|DX1[  
class do_while_invoker ;btH[a iV  
  { z k[%YG&  
public : v;9VX   
template < typename Actor > V8z91  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]Y3|*t(\  
  { n%Vt r  
  return do_while_actor < Actor > (act); qq&G~y  
} rf%E+bh4  
} do_; ,Z7tpFC  
'~^3 =[Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *j,5TO-j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $Q[>v!!X  
最后来说说怎么处理break和continue aqjS5!qh  
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。 ~$0Qvyb>  
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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