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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `uhL61cMp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CLktNR(45  
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, M1gP R  
kdd7X bw-  
(n}%a6M  
@e={Wy+Vm(  
  class filler xiJz`KD&  
  { dh?S[|='  
public : 7BK46x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b_l.QKk  
} ; cb4b, Ri  
' XEK&Yi1  
L77EbP`P  
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: }JH`' &3  
>&[3  
!`Xt8q\r  
4UazD_`'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F*X%N_n  
X -v~o/r7  
bWUS9WT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #B\B(y  
9yDFHz w  
,NDxFy;d  
\ bC}&Iz6  
二. 战前分析 /Q]:Uf.J  
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。 5(KG=EHj_  
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 dJaEoF  
at=D&oy4"+  
+=Yk-nJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `M,Nd'5&|  
  /* --------------------------------------------- */ #,)P N @P  
vector < int *> vp( 10 ); U* 4{"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]}/mFY?7  
/* --------------------------------------------- */ IF& PGo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xdCs5ko  
/* --------------------------------------------- */ E+:.IuXW$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tb:    
  /* --------------------------------------------- */ *WD;C0?z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sb`&bA;i  
/* --------------------------------------------- */ vB=;_=^i 1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I>d I[U  
u1wg C#  
{ _-wG3f|  
H 'D#s;SlR  
看了之后,我们可以思考一些问题: #!wsD7;  
1._1, _2是什么? z( *]'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。 Q;=6ag'  
2._1 = 1是在做什么? }z8{B3K  
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。 `3]Rg0g&Xe  
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。 TS/Cp{  
F ZM2   
`B:B7Cpvn  
三. 动工 Q +R3H,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i1tVdbC]  
`!]R!T@C  
N\c &PS  
10/x'#(  
template < typename T > jC#`PA3m=  
class assignment 7&=-a|k~  
  { o?;F.W_  
T value; ]sf2"~v  
public : ?rky6  
assignment( const T & v) : value(v) {} C{8i7D  
template < typename T2 > 7s0)3HR}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LG"c8Vv&)~  
} ; |)m*EME  
~6\& y  
G`9cd\^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bcUC4g\9N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R|nEd/' <  
Czq1 kz  
w:ORmR .p  
2f`WDL  
  class holder =fL6uFmxI@  
  { M ' a&  
public : \8=e |a5`  
template < typename T > I/oIcQS!k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @47[vhE  
  { (Nm}3p  
  return assignment < T > (t); ;Fx')  
} Lhl$w'r  
} ; 9Q,Msl4n  
(y-x01H  
C}n[?R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Oqd"0Qt-  
*?EO n-  
  static holder _1; }pbBo2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T@%;0Ro~  
GS$ZvO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V?U%C%C|e  
而不用手动写一个函数对象。 M(_^'3u  
.jvSAV5B  
Uuwq7oFub  
9@$tiDV  
四. 问题分析 @SKO~?7T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 HXD*zv@ *6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t-.2 +6"\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X_vI0YX9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "z^BKb5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,[Dh2fPM,  
%GVEY  
五. 问题1:一致性 ipx@pNW;"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cmwzKu%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 54`bE$:+  
f?/|;Zo4  
struct holder u5u0*c  
  { ^U-vD[O8  
  // v< 65(I>  
  template < typename T > -&qRo0^3  
T &   operator ()( const T & r) const kA7~Yu5|  
  { Y{%4F%Oy  
  return (T & )r; 7yMieUF  
} DBu)xr}7A  
} ; &(5^v w<0  
^2&O3s  
这样的话assignment也必须相应改动: &4mfzpK  
s|{^ }4{  
template < typename Left, typename Right > 30sC4}   
class assignment I>< 99cwFI  
  { ""25ay  
Left l; :J=+;I(UI  
Right r; +Z 9 3`  
public : o{ ,ba~$.w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]7#^])>  
template < typename T2 > sf.E|]isW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gp#bQ  
} ; BxSk%$J  
gE-w]/1zD5  
同时,holder的operator=也需要改动: hW0,5>[7%  
N:UDbLjw~  
template < typename T > eEZ|nEU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *eJhd w*  
  { afxj[;p!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q;1VF;<"vH  
} ]>VJ--fH  
t7U,AQ=;P5  
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。 eZ8Y"i\!y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !7O=<  
_0DXQS\  
return l(rhs) = r; ;[WSf{k  
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。 7$q2v=tH_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R` I8Ud4=  
C:tSCNH[  
template < typename Tp > P+*rWJ8gQ  
class constant_t ]X >QLD0W  
  { 4%',scn  
  const Tp t; 1cHSgpoJ  
public : zVc7q7E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P-E'cb%ub  
template < typename T > Ovl?j&8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;y?D1o^r8W  
  { [B2>*UPl  
  return t; +eV4g2w)  
} DWm;&RPJ  
} ; + e5  
^|F Vc48{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e-Ybac%  
下面就可以修改holder的operator=了 ;EE&~&*w  
*oX  
template < typename T > Hg gR=>s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3zA8pI w  
  { ery?G-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HdY3DdC%q  
} yVmtsQ-}a  
t]u(jX)  
同时也要修改assignment的operator() RAv RNd  
V(' 'p{  
template < typename T2 > iS:PRa1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y1Gg (z  
现在代码看起来就很一致了。 5KC\1pe i  
<QkN}+B=  
六. 问题2:链式操作 },n,P&M\`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JT.\f,z&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }(g+:]p-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s5zGg]0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,/w852|ub  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #T$'.M  
_Pfx_+  
template < typename T > 5uD#=/oV  
struct result_1 PPj6QJ]R0  
  { [o[v"e\w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7n\j"0z  
} ; H(%] Os  
WDH[kJ  
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: sS1J.R  
RBK>Lws6  
template < typename T > LjH&f 4mY  
struct   ref }TX'Z?Lq  
  { ik1L  
typedef T & reference; @E"+qPp.3  
} ; u\1Wkxj  
template < typename T > ,Zcx3C:#  
struct   ref < T &> mtWx ?x  
  { Hs4zJk  
typedef T & reference; _OknP2E  
} ; 1 <qVN'[  
Q,,fDBN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6(<~1{ X%  
qK6  uU9z  
template < typename T > #/B~G.+(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 53u.p c  
  { O%++0k;  
  return l(t) = r(t); P=SxiXsr$  
} -B3w RAEt  
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。 (g )lv)4P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C!/8e (!N  
sNk>0 X[  
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 Y(I*%=:$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1:;&wf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0JZq:hUd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QhE("}1  
最后的布局是: MBYD,v&  
                Add 8#Z\}gGz  
              /   \ 48&KdbGX  
            Divide   5 ,f /IG.  
            /   \ <>*''^  
          _1     3 e2h k  
似乎一切都解决了?不。 jXDzjt94J  
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。 "$:y03V  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4Tzu"y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (krG0S:0Q  
Ppb2"Ik  
template < typename Right > y1"^S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c"sw@<HG  
Right & rt) const m1$P3tZPn  
  { %C E@}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wmcp`8w.  
} n%ArA])_&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8DS5<  
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。 f s"V'E2a  
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。 98%tws`  
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。 ah6F^Kpl{  
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。 pYhI{  
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? Bzy=@]`  
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: L pi _uK  
g-V\ s&}  
template < class Action > R?9Plzt5  
class picker : public Action K?OX  
  { qyBK\WqaP  
public : l;VGJMPi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B oj{+rE0  
  // all the operator overloaded &qI5*aQ8T  
} ; JK8@J9(#  
"KT nX#<0  
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。 o(SJuZC/U  
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: UUEDCtF)  
fUWm7>6VA>  
template < typename Right > dv9Pb5i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y)5uK:)^  
  { qF6%XKbh=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !/(}meZj  
} ?QIQ,?.  
Umwg iw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Zt/e>K&  
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。 .-26 N6S  
1H[;7@o$e  
template < typename T >   struct picker_maker | v'5*n9  
  { BMj&*p8R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <@j  
} ; 4aGpKvW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]:#$6D"  
  { +4p ;4/=  
typedef picker < T > result; n|,Vm@zV  
} ; :@8.t,|  
lR K ?%~  
下面总的结构就有了: qmyZbo|8&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qlT:9*&g  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0|Ft0y`+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^t%M   
至此链式操作完美实现。 m1; <T@  
-Izg&u &  
u]-El}*[  
七. 问题3 >)Z2bCe  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,F9wc<V8  
W2(=m!:U  
template < typename T1, typename T2 > K:50?r_-6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s ;Nu2aOp7  
  { &ziB#(&:H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h?tV>x/Fu  
} 0H]9$D  
$/#)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iw;Alav"x  
cW/~4.v$  
template < typename T1, typename T2 > C4TD@  
struct result_2 ywtDz8!^u  
  { "Ksd9,J\b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l>P~M50D?{  
} ; Jpnp'  
3lgy X/?o  
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? /!8:/7r+W  
这个差事就留给了holder自己。 evk <<zi  
    u}0t`w:  
Ds5&5&af  
template < int Order > 8>+eGz|  
class holder; 9.}3RAB(cv  
template <> 93 b5S>&r  
class holder < 1 > Z{)|w=  
  { m{Xf_rQ w  
public : L| qY  
template < typename T > *hgsS~  
  struct result_1 ~;a* Oxt  
  { r 24]2A  
  typedef T & result; ;G&O"S><]c  
} ; Y mSaIf  
template < typename T1, typename T2 > 5S?Xl|8E  
  struct result_2 B|w}z1.  
  { Jq@LZ2^  
  typedef T1 & result; dQ o$^?  
} ; yE/I)GOQjs  
template < typename T > wC@ U/?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cl8Mv  
  { X,Q(W0-6$u  
  return (T & )r; :P'5_YSi  
} ,FPgs0rrS  
template < typename T1, typename T2 > 1x 8]&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P l ,M>IQ  
  { p{u}t!`!d  
  return (T1 & )r1; 7P(:!ce4-  
} yZ6X$I:C  
} ; O$\N]#  
}Q*ec/^{f  
template <> !2,.C+,  
class holder < 2 > 'a9.JS[pj  
  { zy5bDL -  
public : e=C,`&s z  
template < typename T > SxyFFt  
  struct result_1 KJ |1zCM  
  { #`EMK   
  typedef T & result; <CdO& xUY  
} ; 3KZ h?~B  
template < typename T1, typename T2 > g M.(BN  
  struct result_2 +%^xz 1m  
  { #wcoLCjs)  
  typedef T2 & result; ;">hCM7  
} ; IEj`:]d  
template < typename T > q9Wtu7/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +d. Bf  
  { 83|/sWrvh  
  return (T & )r; 7X"cu6%\  
} ^Y!`wp2vn  
template < typename T1, typename T2 > kSrzIq<xre  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HkCme_y"  
  { Ei!z? sxzx  
  return (T2 & )r2; VzNH%  
} \^D`Hvg  
} ; $~l :l[Zs  
-R]S)Odml  
0J B"@U&-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (["u"m%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CK%W +";  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q1j[eru  
owB)+  
return l(i, j) = r(i, j); NiF*h~ q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2I5@zm ea  
}r[BME  
  return ( int & )i; ?2a gU  
  return ( int & )j; {0~ p"%*  
最后执行i = j; Nsy.!,!c  
可见,参数被正确的选择了。 %r!-*p<i|  
Yy5F'RY  
o@-cT`HP  
QS_xOQ '  
?xega-l  
八. 中期总结 a'r\e2/e?H  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #:X :~T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :8FH{sqR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7(-<x@e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K,Vl.-4?  
_`_$U MK;  
_;9)^})$  
+Y+kx"8  
p_( NLJ%  
r0,}f\  
九. 简化 VEk|lX;2  
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。 n%}0hVu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >ZT3gp?E  
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: TOs|f8ay  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d p].FS  
  +-*/&|^等 nN: i{t4f  
2. 返回引用。 C\Rd]P8\  
  =,各种复合赋值等 60m1 >"  
3. 返回固定类型。 -#@;-2w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f sMF46  
4. 原样返回。 E6uIp^E  
  operator, ;%&@^;@k%  
5. 返回解引用的类型。 =:lacK(0  
  operator*(单目) k 'o?/  
6. 返回地址。 Gvwel!6  
  operator&(单目) te_D  ,  
7. 下表访问返回类型。 <_}u5E)7(  
  operator[] e): &pqA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YI/vt2  
  operator<<和operator>> "Y6 f.rB  
[F e5a  
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。 wiZK-#\x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]#;JPO#*  
-c. a7  
template < typename Left > (,k=mF  
struct value_return FD8Hx\oF  
  { :DEZ$gi  
template < typename T > Ec|#i  
  struct result_1 d+kIof,  
  { fa)G$Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y~w$>7U.  
} ; }6\p7n  
5u8 YHv  
template < typename T1, typename T2 > 3s+D x$Ud  
  struct result_2 2KU [Yd  
  { z`W$/tw"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z;LntQZp-  
} ; aV1(DZ83  
} ; -7u4f y{T  
My)/d]a  
9tJiIr8i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait giv cq'L  
#'8E%4  
下面我们来剥离functor中的operator() 8"? t6Z;5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a"}?{  
2Tp.S3  
return l(t) op r(t) Gg/K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Oo,<zS=ICk  
return op l(t) \ FA7 +Q  
return op l(t1, t2) E/ Pa0.  
return l(t) op UGIyNMY  
return l(t1, t2) op \ /o`CV{O  
return l(t)[r(t)] Gk<h_1WWK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VE!h!`<k  
{min9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3.Y/ZWON  
单目: return f(l(t), r(t)); tjGQ0-Lo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EBJaFz'  
双目: return f(l(t)); .Sm7na K  
return f(l(t1, t2)); M!,WU[mP  
下面就是f的实现,以operator/为例 <EJC.W WJa  
 RszqDm  
struct meta_divide cu |{cy-  
  { /P320[B}m&  
template < typename T1, typename T2 > {'JoVJKv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 74>.E^ /x  
  { ~%'M[3Rb  
  return t1 / t2; hW]:CIqk  
} 2x0[@cT i?  
} ; Rc @p!Xi  
|iU#!+zY  
这个工作可以让宏来做:  \:Q)Ef  
tONxV`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bc$t`PI  
template < typename T1, typename T2 > \ wTG6>l]H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @hp@*$#& 9  
以后可以直接用 Y2}\~I0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ><%z~s  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GC.   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4~DoqT  
aqtQGK57"%  
zl$'W=[rFs  
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 yqZKn=1:  
(wkeo{lx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W2s6!_AN  
class unary_op : public Rettype SD |5v*  
  { ;V@o 2a  
    Left l; ><+wHb  
public : R0vWj9nPh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w(0's'  
]F P(,:Yw  
template < typename T > cE'MSB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cjdw@v0;  
      { _O{3bIay3!  
      return FuncType::execute(l(t)); !c/G'se  
    } mGb,oj7l  
Y<odXFIS  
    template < typename T1, typename T2 > N2WQrTA:S+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X)P9f N~7  
      { gy0l@ 5 N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :@mb.' %*!  
    } edD19A  
} ; Yv\>\?865  
{wVj-w=<W  
Dn1aaN6  
同样还可以申明一个binary_op @p~f*b4H?  
M|xd9kA^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0CX2dk"UB^  
class binary_op : public Rettype HJ~0_n&  
  { 7b7@"Zw*  
    Left l; as6a)t.^  
Right r; Fu].%`*xJ  
public : >|IUjv2L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bLuAe EA  
zT4SI'r?f  
template < typename T > _HjS!(lMk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :(ni/,~Q  
      { ,ELbm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [M?'N w/[S  
    } -*HR0:H  
N;gI %6  
    template < typename T1, typename T2 > Q*&k6A"jx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :%!` R72  
      { ()%NotN;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d|I?%LX0p  
    } 3HCH-?U5  
} ; Ls51U7  
!X5n'1&  
re[v}cB  
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 FK ? g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 II;   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "0Ca;hSLM2  
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。 q.I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [ 'aSPA  
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。。。 LlbRr.wL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ H|ifi  
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) jxeZ,w o  
下面是修改过的unary_op N #C,q&;  
.A%*AlX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }*Z *wC  
class unary_op z"D'rHxy  
  { {XR 3L'X  
Left l; +s$` kl  
  ):<9j"Z;At  
public : #z$g1\v  
>_esLsPWh]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EUGN`t-M  
`!- w^~c  
template < typename T > MbbKo-7F$  
  struct result_1 )b\89 F  
  { 4rDa Jd>,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q/qJkr^2  
} ; Wy:xiP  
^VL",Nt  
template < typename T1, typename T2 > ip)gI&kN`z  
  struct result_2 aI^Z0[P+  
  { U]Pl` =SL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~3'}^V\  
} ; 'jnR<>N  
Cr&,*lUo  
template < typename T1, typename T2 > /u&{=nU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fm-D>PR  
  { v#X l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qL;u59  
} caH!(V}6  
6O@/Y;5i  
template < typename T > YZ\a#s ,0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iCX Ki7  
  { SOg>0VH)  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0cF +4,5  
} fY|P+{BO2  
H 5,rp4H9  
} ; zLt7jxx  
xQKRUHDc  
1^v?Ly8  
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 <h"07.y  
好啦,现在才真正完美了。 e^%>_U  
现在在picker里面就可以这么添加了: F'Lav?^  
}} s.0Q  
template < typename Right > + $Yld{i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P&kjtl68 Y  
  { [Z -S0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SSrYFu"  
} Q |1-j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z23*`yR  
6R=dg2tKT  
Bj1{=Pvl  
f=,(0ygt/  
z Go*N,'  
十. bind %G43g#pD  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Kf>]M|G c  
先来分析一下一段例子 J{w[vcf  
hW Va4  
f#>ubmuI^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n`TXm g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )1PjI9M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ms61FmA4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y(U+s\X  
我们来写个简单的。 ?7k%4~H t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ex`!C]sQ  
对于函数对象类的版本: bf*VY&S- T  
3*<?'O7I0  
template < typename Func > =" Sb>_  
struct functor_trait |G(9mnZ1  
  { 6 {j}Z*)m  
typedef typename Func::result_type result_type; K.l7yBm  
} ; l =`?Im  
对于无参数函数的版本: qGK -f4  
BXj]]S2  
template < typename Ret > OA?pBA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mSFh*FG  
  { *p  !F+"  
typedef Ret result_type; vCe]iB  
} ; w$fP$ \+  
对于单参数函数的版本: YYs/r  
`{v!|.d<  
template < typename Ret, typename V1 > jMUN|(=Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TDY2 M  
  { %j4AX  
typedef Ret result_type; (fUpj^E)p  
} ; WJ[ybzVj  
对于双参数函数的版本: -RK R. ,  
+[_mSt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bkaupvv9S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WETnrA"N  
  { EG; y@\]  
typedef Ret result_type; RASPOc/]   
} ; ]ML(=7z"  
等等。。。 f8JWg9 m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8G<{L0J%!  
eY'< UO  
template < typename Func > At$[&%}  
struct func_return kWW$*d$  
  { KP*cb6vA  
template < typename T > 41oXOB  
  struct result_1 z-g"`w:Lj  
  { )&pcRFl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6-6ha7]s  
} ; #*|Gp_l+%  
1Ht&;V  
template < typename T1, typename T2 > g*-%.fNA  
  struct result_2 Z^_-LX:%  
  { \YMe&[C:o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lD41+x 7  
} ; X1Vj"4'wT  
} ; +> Xe_  
tsf)+`vt  
tH^]`6"QUa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c80!Ub@  
o >Faq+@  
template < typename Func, typename aPicker > %}/|/=  
class binder_1 V X"! a  
  { [==x4N b  
Func fn; Y)*:'&~2e  
aPicker pk; 6t!PHA  
public : `SM37({c  
QTLGM-Z  
template < typename T > dHO8 bYBH  
  struct result_1 S( Vssi|y  
  { {1Hs5bg@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7B s:u  
} ; Ax{C ^u  
Uw5AHq).  
template < typename T1, typename T2 > L<H zPg  
  struct result_2 $z \H*  
  { J)n^b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _|f_%S8a_=  
} ; Zog&:]P'F  
}P*x /z~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \\iX9-aI<  
/kH 7I  
template < typename T > 1ww#]p`1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #C#*yE  
  { 0hv}*NYd  
  return fn(pk(t)); hRaX!QcG3  
} 4qvE2W}&  
template < typename T1, typename T2 > \.K4tY+V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;&OVV+y  
  { }[mLtv%&  
  return fn(pk(t1, t2)); Wz&[ cj  
} 9?38/2kX4  
} ; p{0NKyOvU  
:N#8|;J1Fl  
E E^l w61  
一目了然不是么? UB2Ft=  
最后实现bind pSKw Xx  
F\Q X=n  
IlfH  
template < typename Func, typename aPicker > _2~+%{/m,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .g?Ppma  
  { \m%Z;xKG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cc}3@Nf{/  
} ./i5VBP5  
tYUg%2G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hq*"S -N  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %*a%F~Ss  
%}[/lIxaE  
十一. phoenix VxW>Xx G0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y{7)$'At  
PTP0 _|K  
for_each(v.begin(), v.end(), 3{H&{@Q  
( K)N'~jCG  
do_ B1 Y   
[ c@|f'V4  
  cout << _1 <<   " , " :3A^5}iz  
] =k\Qx),Ir  
.while_( -- _1), <pIel   
cout << var( " \n " ) 9][A1 +"  
) 'BX U '  
); +N2R'Phv  
vWVQ8S.  
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: pF<KhE*V  
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 I' 'X\/|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r,Tq";N'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TH>7XK<90M  
oCSJ<+[(C  
,Q,3^v-  
template < typename Cond, typename Actor > 7-("pp YX=  
class do_while Ti>2N  
  { Y$0K}`{  
Cond cd; /RemLJP F  
Actor act; on.m '-s  
public : (Qd@Q,@(s  
template < typename T > w~ O)DhC  
  struct result_1 jZR2Nx}16  
  { B4t,@,\O  
  typedef int result_type; F@<^  
} ; 1 &-%<o  
S N ;1F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Nn{/_QG  
q85 4k+C  
template < typename T > I/_,24[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*zfZ&  
  { qk=OodEMK  
  do iJSyi;l|  
    { 48LzI@H&  
  act(t); 4$ ^rzAi5  
  } %`0*KMO3  
  while (cd(t)); gr\vC  
  return   0 ; jygKw+C  
} Gdv{SCV  
} ; `teaE7^Wm  
oH1]-Nl$  
IeAUVR S)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :u|F>e  
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。 e$N1m:1*  
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 9bg  
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。 ^~W s4[Guo  
下面就是产生这个functor的类: :~\ y<  
MZS/o3  
d=/a{lP\  
template < typename Actor > kk ZMoK  
class do_while_actor O#`y;%  
  { 9d8U@=  
Actor act; J=B,$4)9  
public : \:>eZl?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &Vbcwv@  
/_i]bM7W  
template < typename Cond > 9&Ny;oy#6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xPMX\aI|l  
} ; O6]X\Cwj%  
`3L?x8g  
!Q{~f;L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `! _mIh}  
最后,是那个do_ B+lnxr0t  
G$1gk^G's  
ew1bb K>  
class do_while_invoker {}tv(8]^  
  { 5Eu`1f?  
public : <zp|i#~  
template < typename Actor > m`#UV-$J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W{nDmG`yp  
  { Xagz(tm/  
  return do_while_actor < Actor > (act); Rip[  
} 2YpJ4.  
} do_; vnH[D)`@  
dwz {Yw(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L87=*_!B;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m-'+)lB  
最后来说说怎么处理break和continue X-_0wR  
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。 j,v2(e5:  
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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