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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >/\TG8t,f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nZi&`HjQ  
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, aR3jeB,=x  
k -jFT3b$  
<6-73LsHcP  
yFk|8d-|  
  class filler _k]R6V:  
  { R5e[cC8o.  
public : l/(~Kf9eQG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;N.dzH2yA  
} ; ggPGKY-b=  
&*/= `=:C8  
uT=r*p(v  
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: S8AbLl9G@>  
AQ$)JPs  
ZgEV-.>P  
=LLpJ+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V/xXW=  
~.x#ic  
`scW.Vem  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vf:.C|Z  
1p~ORQ  
^@/wXj:  
k'%yvlv  
二. 战前分析 873 bg|^hs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 OP+*%$wR  
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 %|x9C,0p#  
.BJoY <P*  
3(K.:376  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8!35 K  
  /* --------------------------------------------- */ j)8$hK/e0.  
vector < int *> vp( 10 ); ">=Ep+ix  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZFMO;'m&  
/* --------------------------------------------- */ mg:kVS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %?n=I n(F  
/* --------------------------------------------- */ %|+aI?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _YlyS )#@  
  /* --------------------------------------------- */ {i=V:$_#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \y271}'  
/* --------------------------------------------- */ Jq)k5X>&Sj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *J^FV^E``  
#xx.yn(7  
T\.~!Q  
+fY@q ,`  
看了之后,我们可以思考一些问题: Kh4rl)L*+%  
1._1, _2是什么? #@-dT,t  
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。 $W}:,]hoj  
2._1 = 1是在做什么? JcYY*p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #QsJr_=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Hc8^w6S1@  
82 |^o  
"Ia.$,k9  
三. 动工 J#H,QYnf(L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yz0#0YG7  
g]h@U&`~u_  
pvl];w  
OU` !c[O  
template < typename T > E8PwA.  
class assignment *MfH\X379  
  { mEYfsO  
T value; P%&|?e~D^  
public : 9[\do@  
assignment( const T & v) : value(v) {} :I"2 2EH  
template < typename T2 > TT9 \m=7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k;<@ 2C  
} ; ,V j&  
bHm/ZZx  
RLex#j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 13 L&f\b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2V;{@k  
%w>3Fwj`z  
61QA<Wb  
A#']e8  
  class holder ,)U%6=o#}  
  { eQyc<  
public : +MHIZI  
template < typename T > zk3\v "  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d]K8*a%[-  
  { ,Gbc4x  
  return assignment < T > (t); Ha]vG@?+  
} x(Uv>k~i}  
} ; #k/T\PQ0s  
d^54mfgI  
+68age;dM  
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: D&K9!z"]  
nF]E":  
  static holder _1; /ho7~C+H*e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #X``^  
;2`t0#J$]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W\0u[IV.x  
而不用手动写一个函数对象。 6yUThv.G#  
%j@/Tx/  
Y5ei:r|^  
cGo_qR/B(>  
四. 问题分析 0FL'8!e<  
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。 n|T$3j)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 yYe>a^r4R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?Qd`Vlp7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d14@G4#Bd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !S7?:MJ?p\  
Z$c&Y>@)  
五. 问题1:一致性 /g%RIzgW  
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?| 0n4(Rj|}2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =n=!s{A:t  
)gU:Up24|"  
struct holder +-TEB  
  { 3NZK$d=4  
  // %*<Wf4P"  
  template < typename T > !Q_Kil.9  
T &   operator ()( const T & r) const \I6F;G6  
  { w AdaP9h  
  return (T & )r; N`,,sw  
} p|qLr9\A  
} ; UWqiA`,  
]X7_ji(l,  
这样的话assignment也必须相应改动: .i?{h/9y  
B k\K G  
template < typename Left, typename Right > k[pk R{e  
class assignment q~iEw#0-L  
  { Z s| *+[  
Left l; (I;81h`1G  
Right r; kuLur)^  
public :   h)W#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o[JZ>nm  
template < typename T2 > sm[zE /2b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FncP,F$8   
} ; <o|k'Y(-  
6 3PV R"  
同时,holder的operator=也需要改动: ;InMgo,  
&'DR`e O)  
template < typename T > s/>0gu]A8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ./DlHS;  
  { >D##94PZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v^t oe  
} RxV " ,  
w .M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dci,[TEGu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hWn-[w/l_  
=<#++;!I  
return l(rhs) = r; S}Z@g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dF! B5(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 41.xi9V2  
X?u=R)uG  
template < typename Tp > Je^ ;[^  
class constant_t is%ef  
  { Xfb-< Q0A  
  const Tp t; i 8cmT+}>  
public : 2Z"\%ZD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F!?f|z,/  
template < typename T > N48X[Q*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %/nDG9l  
  { (VCJn<@@  
  return t; GqP02P'2  
}  fOsvOC  
} ; ^*y 1Fn0  
4 8; b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c\szy&W  
下面就可以修改holder的operator=了 #{k+^7aQ  
8OS^3JS3"  
template < typename T > _\@zq*E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,N_V(Cx5pt  
  { wLfH/J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); % bdBg  
} VggSDb  
?caHS2%?ae  
同时也要修改assignment的operator() _x$Eq: i  
6I _4{  
template < typename T2 > Y2ON!Rno  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y>2#9LA  
现在代码看起来就很一致了。 \SgBI/L^  
BP&] t1p  
六. 问题2:链式操作 \7o7~pll  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >G[:Q s  
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。 %\'G2  
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。  l]   
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。 X*Q<REDB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u Vv %k5  
G_k_qP^:  
template < typename T > z -]ND  
struct result_1 cs:?Wq ^  
  { I~ mu'T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nI73E  
} ; r4?|sAK  
pma=*  
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: R$eEW"]  
7coVl$_Zl  
template < typename T > 0}:Wh&g  
struct   ref )C0I y.N-  
  { uXA}" f2  
typedef T & reference; r0\C2g_X  
} ; 04Uyr;y  
template < typename T > 7#N= GN  
struct   ref < T &> 64'sJc.   
  { ][8`}ki 1  
typedef T & reference; pgv, Su  
} ; cxPOO#  
x'Nc}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RO[X #c  
0d 0ga^O  
template < typename T > k $# ,^)T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uE%2kB*]  
  { @aB7dtM  
  return l(t) = r(t); 4^ 0CHy  
} !,J] 5$M  
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。 9m"EY@-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ! bwy/A  
kexvE 3  
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 :[C|3KKe"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s,|v,,<+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W_ ;b e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9D?JzTsyg  
最后的布局是: ?;_Mxal'  
                Add +QSH*(,  
              /   \ X7?14W  
            Divide   5 -2C^M> HZ  
            /   \ r"VNq&v]9  
          _1     3 f$?`50D"1  
似乎一切都解决了?不。 9zLeyw\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pG v*{.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |$GPJaNqa  
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: Hr}\-$  
GJF ,w{J  
template < typename Right > Pvm pWa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dD 6jMl  
Right & rt) const aOUTKyR ~  
  { *iSE)[W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $>wN:uN(  
} + :b"0pu-H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I q{/-,v  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Nk$|nn9#'  
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。 W=n Hi\jLV  
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。 @cG+ D  
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。 |b!Bb<5  
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? >v1.Gm  
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: M pz9}[`3g  
VAdUd {  
template < class Action > g/i.b&  
class picker : public Action {3Dm/u%=9|  
  { ')WS :\J  
public : 2UBAk')O}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n (Um/  
  // all the operator overloaded sr<\fW  
} ; PFbkkQKsT  
++|e z{  
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。 ,L\KS^>  
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: 9S5C{~P4  
+\.0Pr  
template < typename Right > JFkx=![  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )[E7\pc  
  {  ftV~!r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c48I-{?  
} D3+<16[,  
,GtN6?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :vFYqoCn  
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。 @G|z _  
T9>,Mx%D[  
template < typename T >   struct picker_maker ^>y|{;`  
  { \rH0=~F-P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aMxM3"  
} ; ABq#I'H#@2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ou|kb61zg  
  { uPb.uG  
typedef picker < T > result; r;"Qu  
} ; Zo Ra^o  
hXc:y0 0  
下面总的结构就有了: Bv 7os3xb  
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。 fz+dOIU3\L  
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。 )qDV3   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <II>io ;  
至此链式操作完美实现。 fV!~SX6S  
?]_A~_J!  
4y,pzQ8a  
七. 问题3 U@}P]'`'f  
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。 `mS0]/AV/  
K[q-[q#yc  
template < typename T1, typename T2 > PD^Cj?wm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z E\~Oa;  
  { tSTl#xy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8`|Z9umW*  
} }~v0o# I  
NU 3s^ 8\(  
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: h9&0"LHr  
A%EGu4  
template < typename T1, typename T2 > ;a(7%  
struct result_2 w!Ii   
  { `pd+as  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >PUT(yNL  
} ; 5RKs 2 eV  
.6iJ:A6T  
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? b C"rQJg  
这个差事就留给了holder自己。 k !g%vx  
    v;s^j  
C]krJse@  
template < int Order > sQO>1bh  
class holder; yk2XfY  
template <> K6nNrd}p:  
class holder < 1 > \IOF 9) F  
  { 4CxU eq  
public : DV!0zzJ  
template < typename T > #\6k_toZ  
  struct result_1 yONX?cS  
  { GP=bp_L  
  typedef T & result; 58PL@H~@0  
} ; yDi'@Z9R?  
template < typename T1, typename T2 > k.%FGn'fR  
  struct result_2 r <$"T  
  { ;4*mUD6  
  typedef T1 & result; W"D>>]$|u  
} ; S\@U3|Q5  
template < typename T > xHlO~:Lc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X D \;|  
  { q)RTy|NJ^  
  return (T & )r; %)y-BdSp.  
} `OWwqLoeA  
template < typename T1, typename T2 > %eJE@$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L#MMNc+  
  { 0w6"p>s>c  
  return (T1 & )r1; 2-rfFqpe  
} F441K,I  
} ; \*30E<;C_  
stq%Eg?  
template <> >oyZD^gj  
class holder < 2 > PC& (1kJ  
  { %p^`,b}  
public : j"vL$h  
template < typename T > }`_x%]EJ  
  struct result_1 _Hv@bIL'  
  { 'c$)}R I7  
  typedef T & result; Az6tu <  
} ; ohPDknHp  
template < typename T1, typename T2 > bO }9/Ay  
  struct result_2 rG'W#!^*  
  { X>eFGCz}I  
  typedef T2 & result; 0G8zFe*p  
} ; H|<Zm:.%$  
template < typename T > bqQR";  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7Dz-xM_?  
  { Q\z9\mMG-  
  return (T & )r; F?4&qbdD  
} #!w7E,UBi  
template < typename T1, typename T2 > lR5k1J1n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'CvV Ktk  
  { :\|<7n   
  return (T2 & )r2; y~py+:_  
} Y".4."NX  
} ; :a)`iJnb  
W>E|Iv[o  
*;~i\M9_  
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> >。 3d(:Y6D)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o3oTu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'H'R6<z5  
+3r4GEa Z  
return l(i, j) = r(i, j); +w(B9rH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ji0FHa_  
u9R@rQ9r  
  return ( int & )i; KH9D},  
  return ( int & )j; =L, 7~9  
最后执行i = j; )_1;mc8B  
可见,参数被正确的选择了。 +.66Ky`|[  
WdTia o,r  
Z (C0+A\  
bfKF6  
=dY!-#yg!  
八. 中期总结 KKNQ+'?  
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: nRheByYm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z<[:v2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f SMy?8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7~nuFJaTI  
0W]vK$\F*  
/(DnMHn\  
6Vu)  
rWip[>^  
B[;aNyd<  
九. 简化 6rN.)dL.#N  
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。 %G'P!xQhy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9QEK|x`8  
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: ;~(yv|f6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]eo%eaA   
  +-*/&|^等 >4nQ&b.u  
2. 返回引用。 B;J8^esypD  
  =,各种复合赋值等 J(Zz^$8]<?  
3. 返回固定类型。 }KR"0G[f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |_%q@EID  
4. 原样返回。 T< o8lL  
  operator, *JiI>[  
5. 返回解引用的类型。 qR9!DQc'  
  operator*(单目) uevhW  
6. 返回地址。 Xt$Y&Ho  
  operator&(单目) \?"kT}..  
7. 下表访问返回类型。 *fQn!2}=(  
  operator[] +RyV"&v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a[NR%Xq  
  operator<<和operator>> z#/"5 l   
3?<LWrhV3  
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。 V6fJaZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O@`KG ZEPY  
3% O[W  
template < typename Left > Fq'Ds[wd5  
struct value_return {Hzj(c~S?  
  { YGOhUT |  
template < typename T > -mG ,_}F  
  struct result_1 z(1`Iy M  
  { |F&02 f!]@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pSodT G$E  
} ; =&WH9IKz  
-b=A j8h  
template < typename T1, typename T2 > G@scz!Nt  
  struct result_2 FM<`\ d'  
  { wnHfjF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aA'of>'ib|  
} ; D|IS@gWa  
} ; '8;'V%[+  
Pdk#"H-j  
k;jXVa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qn)AS1pL+  
&A~hM[-  
下面我们来剥离functor中的operator() hY|-l%2f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 05o<fa2HE  
*Nur>11D  
return l(t) op r(t) UD ;UdehC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XCyrr 2^  
return op l(t) zE i\#Zg$  
return op l(t1, t2) aq - |  
return l(t) op xpBQ(6Y  
return l(t1, t2) op q$'[&&_  
return l(t)[r(t)] u]& +TR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eZ{Ce.lNR  
@x_0AkZU  
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: L)"CE].  
单目: return f(l(t), r(t)); =4gPoS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |2Uw8M7.E  
双目: return f(l(t)); _=HNcpDA;0  
return f(l(t1, t2)); Gyb|{G_  
下面就是f的实现,以operator/为例 X~Hm.qIR  
>~L0M  
struct meta_divide  ?Zc(Zy6  
  { 3zMaHh)mj  
template < typename T1, typename T2 > s \0,@A   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C@u}tH )  
  { Op:$7hv  
  return t1 / t2; Bv#?.0Ez;  
}  huvn_  
} ; rTim1<IXR  
a&u!KAQ  
这个工作可以让宏来做: %uvA3N>  
B(Er/\-@U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2Q;rSe._`  
template < typename T1, typename T2 > \ 1,+swFSN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DSlO.) dHu  
以后可以直接用 YmLpGqNv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .z^O y_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 ubM  N  
(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。。。) f( <O~D  
^#U[v7y  
se*k56,  
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 >v )V2,P -  
< Df2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \=Od1i  
class unary_op : public Rettype hp@F\9j  
  { \cK#/;a#  
    Left l; ;9' ] na  
public : AOe f1^S=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~vcua@  
^0?ww&X  
template < typename T > v ,zD52  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 15d'/f  
      { -K/c~'%'*  
      return FuncType::execute(l(t)); f6 s .xQ  
    } 9U Hh#  
* bUOd'vh  
    template < typename T1, typename T2 > gy xC)br  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2?:'p[z"]  
      { LuVL <W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $@84nR{>  
    } v>_83P`  
} ; 8~3I^I_v  
G+<id1  
??lsv(v-  
同样还可以申明一个binary_op ~zVe?(W  
 /#zs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oA3;P]~[  
class binary_op : public Rettype *:ErZ UyQM  
  { )nrYxxN  
    Left l; )>@%;\qV  
Right r; OxUc,%e9P  
public : Vq'n$k}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a*uG^~ ).  
1\nzfxx  
template < typename T > O`T_'.Lk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^fmuBe}d{  
      { W)8Pq9Hnv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G!o6Y:1!  
    } I@TH^8(  
N1"p ;czK  
    template < typename T1, typename T2 > Wl }J=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4'Y a-x x  
      { taMcm}*T1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a)I>Ns)  
    } pJuD+v  
} ; '*^9'=  
"Y@q?ey[1  
).-#  
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 1 hD(l6tG@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gw^W6v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V Ds0+RC  
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\N >W+d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2#N?WlYw<S  
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。。。 &MPlSIg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E<7$!P=z`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w| ahb  
下面是修改过的unary_op !M(SEIc4A  
! Y&]Y G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ct<XKqbI  
class unary_op m#4h5_N  
  { VP<LY/'f  
Left l; BqUwvB4  
  , K:d/  
public : sE ^YOT<  
6cD3(//  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^f9@ =I  
l dp$jrNLr  
template < typename T > AGKT*l.-  
  struct result_1 g:@4/+TSt  
  { F>GPi!O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [f}`reRlZ  
} ; .{|SKhXk  
*\cU}qjk  
template < typename T1, typename T2 > 1 1(GCu  
  struct result_2 r$Ni>[as  
  { HTMg{_r(%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7P]i|Q{  
} ; ^Cvt^cI  
G(BSe`f  
template < typename T1, typename T2 > a <Iikx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z4E6J'B8  
  { Z#D*HAd`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (:\L@j  
} h<8c{RuoZC  
f1sp6S0V\  
template < typename T > $4qM\3x0,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const reM~q-M~o@  
  { 9+/D\|"{  
  return OpClass::execute(lt(t)); V]m}xZ'?^  
} s_^N=3Si   
%@|)&][hO  
} ; kUfbB#.5L  
%~kE,^  
YY(_g|;?8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9c[bhGD?  
好啦,现在才真正完美了。 53d`+an2  
现在在picker里面就可以这么添加了: k'+y  
d_ x jW  
template < typename Right > MZxU)QW1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '=xO?2U-Z  
  { L\5:od[EP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,Q.[Lc=w  
} TjI&8#AWBA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *'tGi_2?(  
ZkO2*;  
?M6)O?[  
K\zb+  
} E[vW  
十. bind  dvz6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3\{\ al   
先来分析一下一段例子 Zg0nsNA   
Qwve-[  
j5A>aj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (44L8)I.D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )>U"WZ'<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #2$wI^O  
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。 -$_FKny  
我们来写个简单的。 B-$zioZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ynZEJKo  
对于函数对象类的版本: &9z&#`AY]>  
eu~ u-}.  
template < typename Func > ~%eE%5!k  
struct functor_trait O(v>\MV  
  { B9$pG  
typedef typename Func::result_type result_type; [_(uz,'  
} ; BUV4L5(  
对于无参数函数的版本: />pAZa  
k\9kOZW  
template < typename Ret > G)c+GoK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bj9FSKiH  
  { _HjB'XNr(  
typedef Ret result_type; SuNc&e#(  
} ; 33wVP}e5  
对于单参数函数的版本: MPn/"Fij$  
+$xw0)|  
template < typename Ret, typename V1 > 7i'clB9!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )s4: &!  
  { N}<!k#d E  
typedef Ret result_type; ~ 4Mz:h^  
} ; g0;;+z  
对于双参数函数的版本: ld):Am}/o  
EwgNd Gcj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j]` hy"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~D`R"vzw=  
  { uFhPNR2l  
typedef Ret result_type; jTZi< Y:bB  
} ; 9j5|o([J  
等等。。。 GoH.0eQ^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q?)5yukeF  
 TU6YS<  
template < typename Func > O1\25D  
struct func_return Aq7`A^1t$  
  { b'` XFB#V  
template < typename T > y4aT-^C'  
  struct result_1 %e)vl[:}  
  { x\yr~$}(J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;]=@;? 9  
} ; JUXBMYFus  
!0|&f>y  
template < typename T1, typename T2 > L<XX?I\p  
  struct result_2 [+#k+*1*o  
  { \ bWy5/+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wZbT*rU  
} ; u$aN~6HG  
} ; SG&H^V8  
f)gV2f0t  
yx6^ mis4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `[XH=-p  
0;,Y_61  
template < typename Func, typename aPicker > ;=E}PbZt2  
class binder_1 HZS.%+2  
  { Xc^(e?L4  
Func fn; m^0 I3;  
aPicker pk; C8YStT  
public : t6kLZ  
TDy)A2Z  
template < typename T > k`]76C7  
  struct result_1 Zy{hYHQ  
  { _ouZd.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  | z_av  
} ; Ol<LL#<j4  
9&<c)sS&B  
template < typename T1, typename T2 > B<h4ZK%  
  struct result_2 (!0_s48f  
  { *UJB *r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 45iO2W uur  
} ; n <HF]  
kK 5~hpv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \IzZJGi  
9$ VdYw7D  
template < typename T > D+oV( Pw,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CDW| cr{  
  { 7~ZG"^k  
  return fn(pk(t)); SrOv* D3  
} kkj@!1q(wO  
template < typename T1, typename T2 > :B|rs&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wf%)::G*uR  
  { (Ia:>ocE0  
  return fn(pk(t1, t2)); HM"(cB(n`  
} z&um9rXR  
} ; `/wXx5n5<  
~x_(v,NW  
xlgT1b:6  
一目了然不是么? p;R&h4H  
最后实现bind {l_D+B;  
;eO Ye3;c  
gh"_,ZhZt  
template < typename Func, typename aPicker > S"87 <o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?Iaqbt%2  
  { d4Y[}Fcp+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IF//bgk-  
} -GQ.B{%G  
2(e;pM2Dq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =&qfmq  
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。 ANj%q9e!Yi  
2"P1I  
十一. phoenix qEdY]t   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vt5>>rl  
!y!s/i&P%  
for_each(v.begin(), v.end(), @cm[]]f'l  
( KK-+vq  
do_ 2!{_x8,n  
[ ,5K&f\  
  cout << _1 <<   " , " 9jl\H6JY|  
] A^0-%Ygl  
.while_( -- _1), gB,Q4acjj  
cout << var( " \n " ) 4xFAFK~lx  
) @:!%Z`  
); miCY?=N`  
7Bf4ojKt  
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: o(t`XE['<  
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 &qa16bz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hKsx7`[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pH@yE Vf  
_nw\ac#*  
+l7Bu}_?  
template < typename Cond, typename Actor > -ucR@P]  
class do_while m5KLi &R  
  { Tilr%D(Q  
Cond cd; .Dr7YquW  
Actor act; y%YP  
public : (KfdN'vW  
template < typename T > H-X5A\\5  
  struct result_1 WFqOVI*l  
  { A7|x|mW  
  typedef int result_type; v57Kr ,  
} ; do%.KIk  
6skd>v UU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eMH\]A~v"  
*\Hut'7 d  
template < typename T > )%!X,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yG>sBc  
  { $ WWi2cI;  
  do n4ti{-^4|d  
    { 3|Ar~_]  
  act(t); =)]RD%Oq  
  } 91#n Aj%  
  while (cd(t)); #e9XU:9 @g  
  return   0 ; T(~^X-k  
} xz,M>Ua  
} ; dsb z\w3:  
a<V Mh79*  
I+Fr#1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \}Pr!tk!  
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。 )9!ZkZbv_m  
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。 a$6pA@7}  
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。 E 6!V0D  
下面就是产生这个functor的类: Z \ -  
_ g"su #  
b|`  
template < typename Actor > uQWd`7  
class do_while_actor (fO~nN{F  
  { $>%zNq-F  
Actor act; 6(HJYa  
public : L+)mZb&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qv/chD`C  
x/92],.Mz  
template < typename Cond > 9AQ2FD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Aq/wa6^%  
} ; WS$~o*Z8  
G&7 } m  
ZJ_P=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H329P*P  
最后,是那个do_ yhyh\.  
)#Y:Bj7H@2  
P~"""3de4  
class do_while_invoker Fd9Z7C  
  { 7|?Ht]  
public : 6r,zOs-I]  
template < typename Actor > q.lh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m$q*  
  { u #7AB>wi{  
  return do_while_actor < Actor > (act); @{880 5Dp  
} jbTyM"Y  
} do_; j!`2Z@  
zU};|Zw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V0:db  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u\UI6/  
最后来说说怎么处理break和continue jTY{MY Jh  
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。 e?-LB  
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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