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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #"Eks79s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |?x^8e<*  
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, 0W~.WkD  
0rku4T  
#0P!xZ'|{  
M8 iEVJ  
  class filler 7o;x (9  
  { F~z_>1lpP&  
public : Z$!C=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h'B9|Cm  
} ; $Hp.{jw  
EvwbhvA(  
MxY50 ^}(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lir &e 9I+  
rGTWcJ   
J#6LSD@ (O  
0SJ{@*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X$BXT  
5Xwk*@t2a  
5{')GTdX>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TT|-aS0l(u  
/"(b.&  
{V[Ha~b%*  
s,84*6u  
二. 战前分析 8dc538:q}  
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。 "YuZ fL`bb  
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 dO+kPC  
"VV914*z  
/ca(a\@R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Rlgv5P!  
  /* --------------------------------------------- */ -<O JqB  
vector < int *> vp( 10 ); BpH|/7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u/ }xE7G  
/* --------------------------------------------- */ M6\7FP6G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YjFWC!Qj$  
/* --------------------------------------------- */ E\w+kAAf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _]P a>8X*  
  /* --------------------------------------------- */ Wt(Kd5k0'2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -zprNQW  
/* --------------------------------------------- */ }gCG&7C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B jYOfu'~z  
B-$+UE>%  
.XIr?>G  
Ax f^hBP  
看了之后,我们可以思考一些问题: oK)[p!D?0{  
1._1, _2是什么? C]/&vh7ta  
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。 E&'#=K[  
2._1 = 1是在做什么? .`Sw,XL5  
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。 "tKNlHBu'  
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。  *=TYVM9  
o,J^ e_  
)XpV u  
三. 动工 a/34WFC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jns/v6  
cg{Gc]'1#  
g*F~8+]Y  
fL2^\dB;  
template < typename T > ]9s\_A9  
class assignment SAy{YOLtl  
  { g**5z'7  
T value; !x8kB Di,  
public : w]F!2b!  
assignment( const T & v) : value(v) {} {d,?bs)  
template < typename T2 > 5*Btb#:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G~(& 3  
} ; \ZsP]};*  
7/ t:YBR  
fQO ""qh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /~tP7<7A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R1Yqz $#  
@gEr+O1K(  
nSHNis  
W6i3Psjsw  
  class holder 1LX)4TCC  
  { ??j&i6sp  
public : vbaC+AiX  
template < typename T > =gs~\q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i&*<lff  
  { Zt_r9xs>  
  return assignment < T > (t); yuv4*  
} S}b~_}  
} ; Cx,-_  
!?b/-~o7S  
Fv A8T 2-v  
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: \ FXp*FbQ  
#N$9u"8C  
  static holder _1; ZJvo9!DL|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R(`]n!V2  
w&5/Zh[~~L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x9D/s`!  
而不用手动写一个函数对象。 DN<M?u]  
_JA:.V^3gm  
@h9K  
.6Fsw    
四. 问题分析 O J>iq@ >  
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。 7f r>ZY^  
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。 1mix+.d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (l_:XG)7~b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OpUA{P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ 9=8@  
gyFr"9';c  
五. 问题1:一致性 +A\V)  
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?| #j.FJFGX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )qd= {  
^RDU p5,T  
struct holder }LQ\a8]<  
  { w5(yCyNp~  
  // URQ@=W7  
  template < typename T > dN0mYlu1|  
T &   operator ()( const T & r) const /ao<A\KR  
  { n.ct]+L  
  return (T & )r; =y<0UU  
} Ro~fvL~Ps  
} ; ?Q?598MC  
oLw|uU-|  
这样的话assignment也必须相应改动: }<&d]N  
O]bKNA.5  
template < typename Left, typename Right > 70=(. [^+  
class assignment T]uKH29.%  
  { +`Fb_m)f  
Left l; RJwb@r<v  
Right r; B/G3T u uG  
public : %l;*I?0H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <r3Jf}%tT  
template < typename T2 > 3fl7~Lw,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P=Puaz5&{  
} ; YuA7r"c  
;:?*t{r4#  
同时,holder的operator=也需要改动: AA2ui%  
iJ4 <f->t  
template < typename T > nzWQQra|?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d EI a=e|  
  { 4]EvT=Ro  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SM$\;)L  
} ?yf_Dt  
jr:drzr{I  
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。 *W%'Di  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F^]aC98]1  
?Nu#]u-  
return l(rhs) = r; $bFgsy*N2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 s.KOBNCFa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cCk1'D|X[e  
RyE_|]I62u  
template < typename Tp > ;M-,HK4=  
class constant_t "h$D7 mL  
  { DP0Z*8Ia  
  const Tp t; QY =QQG  
public : Yx!n*+:J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &*jixqzvn  
template < typename T > q 7`   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [d\#[l_  
  { }FZp 840  
  return t; gsi<S6DQ8  
} N4s$.`  
} ; jWhD5k@v  
|\/~ 8qP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q4 $sc_0i  
下面就可以修改holder的operator=了 hl}dgp((  
ypxC1E  
template < typename T > R4yJ.f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {8_:4`YZ  
  { >[hrJn[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wAPO{3  
} c'S M>7L  
31H|?cg<  
同时也要修改assignment的operator() =\*S'Ded  
N:5b1TdI,  
template < typename T2 > f7 K8m|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i;gw= Be  
现在代码看起来就很一致了。 (]o FB$  
g}^4^88=a  
六. 问题2:链式操作 I)qKS@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YstXNN4  
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。 +HYN$>  
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。 [qq`cT@  
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。 TZ)(ZKX*R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3J23q  
lrM.RM96  
template < typename T > }Z<D^Z~w  
struct result_1 7m vSo350  
  {  eYPt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8.6no  
} ; }S1Z>ZA5  
_gis+f/8h  
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: +F#=`+V  
`<. 7?  
template < typename T > 6yV5Yjs  
struct   ref $yP'k&b!  
  {  dfYYyE  
typedef T & reference; Nn~tb2\vk  
} ; s:qxAUi\/  
template < typename T > :Q0?ub]  
struct   ref < T &> HPv&vdr3  
  { /1s9;'I  
typedef T & reference; !xJLeQFJI]  
} ; Qr^Z~$i t  
8,Q. t7v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^H@!)+ =  
0`aHwt/F  
template < typename T > 2 `q^Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MZ >0K  
  { R(n0!h4  
  return l(t) = r(t); ]DL> .<]d  
} giA~+m~fN  
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。 -Ihn<<uE?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^"6D0!'N  
dd @COP?  
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 |yId6v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oK(W)[u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &j wnM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ajcPt]f  
最后的布局是: V}Y~z)i0  
                Add sbq44L)  
              /   \ !pF KC)  
            Divide   5 hz>yv@1  
            /   \ 4u{E D(  
          _1     3 %3@RZe  
似乎一切都解决了?不。 l yLK$B?/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~$TE  
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。 k*UR# z(I  
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: ;]O 7^s#v  
aS1P]&  
template < typename Right > EcS-tE 4%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b$$L]$q2  
Right & rt) const )MX1776kU  
  { {KQ-Ce-6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )eedfb1  
} 7+2aG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "351s3ff  
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。 $BO}D  
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。 ,a?\i JNb  
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。 q}76aa0e  
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。 OHa{!SaL  
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? YQ[&h  
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: /EAQ.vxI  
h}VYA\+<B  
template < class Action > 5F_:[H =   
class picker : public Action Ul~}@^m]4}  
  { iRr& 'k  
public : Zn=JmZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c K}  
  // all the operator overloaded DuC u6j  
} ; KX`nHu;  
#L*@~M^]  
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。 KL_}:O68  
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: }mS0{rxD4  
^}pREe c=  
template < typename Right > +M%2m3.Jo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $A!h=]  
  { k~EPVJh"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c o%_~xO  
} J,M5<s[Xqt  
I z=w2\r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r`"#c7)  
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。 > mDubP  
ob5nk ^y  
template < typename T >   struct picker_maker YbBH6R Zr  
  { u4^"E+y^S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4 AmF^H  
} ; ^{+:w:g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G(3la3\(  
  { h}<ZZ  
typedef picker < T > result; : )*Ge3  
} ; iBW6<2@oZF  
1E_Ui1[  
下面总的结构就有了: ,%G2>PBt  
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。 /+U)!$zm*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 54DR.>O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |VEAzY|[#  
至此链式操作完美实现。 3NZFW{u  
R'HA>?D  
VIdoT2  
七. 问题3 \k-juF80  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 myX0<j3G5  
I_s(yO4pw  
template < typename T1, typename T2 > ]+7c1MB(5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ryLNMh  
  { u(`A?H:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;!sGfrs 0$  
} wo9f99  
Hxi=\2-  
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: R*C+Yk)Tkt  
F;@&uXYgc  
template < typename T1, typename T2 > Z-!T(:E]  
struct result_2 M 7$4KFNp  
  { ^i1:PlW]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *lO+^\HXD  
} ; `I{Q,HQ7  
^ w1R"qE"m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i_ TdI  
这个差事就留给了holder自己。 `:O.g9  
    e/\_F+jyc  
)KQum`pO  
template < int Order > X6 cb#s0|  
class holder; qEz'l'%(  
template <> 1 R9/AP  
class holder < 1 > RtL'fd  
  { ^4NH.q{  
public : KVy5/A/8c  
template < typename T > Or>[_3  
  struct result_1 vn0*KIrX  
  { 3zHiu*2/!  
  typedef T & result; J< M;vB)  
} ; )>p6h]]a  
template < typename T1, typename T2 > Gzt5efygKt  
  struct result_2 k0?6.[ku  
  { r%n[PK^(  
  typedef T1 & result; _AHVMsz@  
} ; c*Nbz,:  
template < typename T > hBu =40K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q(W@=-uDK  
  { XU7bWafy  
  return (T & )r; ~]W8NaQB(  
} ")OLmkC  
template < typename T1, typename T2 > a06DeRCej  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xv:IbM> Qc  
  { [4e5(!e  
  return (T1 & )r1; DBRJtU!5x  
} "Wp<^ssMo  
} ; 6wgOmyJx  
,}0pK\Y>$  
template <> p'*UM%@SIY  
class holder < 2 > 4KnDXQ%  
  { lTXU  
public : W% ud nJ  
template < typename T > 9@06]EI_  
  struct result_1 ;+U9;  
  { 0"N %Vm  
  typedef T & result; wah`  
} ; #,56vVY  
template < typename T1, typename T2 > \bfHGo=  
  struct result_2 j*{bM{~T<  
  { EIRf6jL  
  typedef T2 & result; 7-DC"`Y8e  
} ; \<} nn?~n  
template < typename T > $c-3Q|C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,n*.Yq  
  { sAN#j {  
  return (T & )r; Gm. hBNgp  
} pK4)>q  
template < typename T1, typename T2 > yl}Hr*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =EKJ!{  
  { MD7[}cB  
  return (T2 & )r2; RY'y%6Z]ZO  
} \ *2IU"R  
} ; I9 E@2[=!  
Hpt)(Nz:  
[>-k(D5D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <da! #12L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +K?h]v]%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ",}VB8K  
`Ao: }  
return l(i, j) = r(i, j); Xk2  75Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ol? 2Qy.2)  
3X:F9x>y  
  return ( int & )i; [Ue>KG62=  
  return ( int & )j; Bg`b*(Q  
最后执行i = j; H)S3/%.|  
可见,参数被正确的选择了。 9hv\%_>o  
ct  ZW7  
z'fS%uI  
BXdT;b"J(  
3EyN"Lvp{o  
八. 中期总结 pTTif|c  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =3"Nn4Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;7hf'k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4uz\Me(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [)*fN|Hy  
0QGl'u{F  
 *) wp  
H`y- "L8q  
D1w_Vpz  
MB#%k#z`B  
九. 简化 H1l' \  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TqlUe@E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EGs z{c[8@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }{lOsZA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B8 2A:t)  
  +-*/&|^等 oreS u;`$  
2. 返回引用。 cZwQ{9>  
  =,各种复合赋值等 D^A_0@  
3. 返回固定类型。 ZFRKh:|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s8tI_h  
4. 原样返回。 sST6_b  
  operator, y,%w`  
5. 返回解引用的类型。 v9<p@GY"\  
  operator*(单目) S"Efp/-  
6. 返回地址。  hP7nt  
  operator&(单目) <q!{<(:  
7. 下表访问返回类型。 Jjy}m0)#W_  
  operator[] ^=tyf&"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6sPd")%G  
  operator<<和operator>> S4|)N,#  
-F*j`  
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。 5B51^"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >V]> h&`  
nZ{~@E2  
template < typename Left > MM97$  
struct value_return v!x=fjr<  
  { p@!"x({@l  
template < typename T > im&| H-  
  struct result_1 M0^r!f>O  
  { 0]"j,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,@P3!|  
} ; ] 03!K E  
>_5D`^  
template < typename T1, typename T2 > {L8SD U{P  
  struct result_2 sG\=_-"v(  
  { u^{Q|o:=x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \>\w-ty[(  
} ; \O^= Z{3y  
} ; bT8BJY%+  
HkQ2G}<  
p}j{ <y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s6qe5[  
 1 ft. ZJ  
下面我们来剥离functor中的operator() 5Wn6a$^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i G<|3I  
ln3.TR*  
return l(t) op r(t) p1 o?^A&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wo?C 7,-x  
return op l(t) h<6r+*T' p  
return op l(t1, t2) E[$['0  
return l(t) op @ #V31im"N  
return l(t1, t2) op {t9U]hX%A[  
return l(t)[r(t)] )Dv"seH.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6/GhQ/T%D  
'2%hc\P6P  
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: _/KW5  
单目: return f(l(t), r(t)); vK6bpzI 3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OnG!5b  
双目: return f(l(t)); ag] nVE/  
return f(l(t1, t2)); cW MZw|t  
下面就是f的实现,以operator/为例 )>=`[$D1t  
hwexv 9""  
struct meta_divide ^tpy8TQ  
  { <q_H 3|  
template < typename T1, typename T2 > (=p}b:Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) * yt/ Dj  
  { `pLp+#1 `R  
  return t1 / t2; \0b ",|"3  
} eNXpRvY  
} ; 5xRh'Jkyb  
^P]: etld9  
这个工作可以让宏来做: D-[0^  
Tvk=NJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X-t4irZ)  
template < typename T1, typename T2 > \ #BM *40tch  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bf}r8$,  
以后可以直接用 'dBzv>ngD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ad]r )d{  
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 0}aJCJ9sx=  
(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。。。) IPJs$PtKok  
0V1kZ.  
o]jo R3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~L?p/3m   
:pNZQX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >+8mq]8^  
class unary_op : public Rettype Q>X ;7nt0  
  { Phx/9Kk  
    Left l; y_J{+  
public : TN l$P~X>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GifD>c |z  
]bRu8kn  
template < typename T > LxMOs Nv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vnIxI a  
      { J :,  
      return FuncType::execute(l(t)); DrW]`%Ql  
    } FxD"z3D  
z.{y VQE  
    template < typename T1, typename T2 > b5yb~;0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RPLr7Lb  
      { 7\jH?Zi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J\2F%kBej?  
    } TzPVO>s  
} ; b"x:IDW qG  
ujwI4oj"c  
"ebn0<cZ  
同样还可以申明一个binary_op F.AO  
h#;yA"j1&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }P^n /  
class binary_op : public Rettype /oWB7l&  
  { p-ry{"XA  
    Left l; ]QpR>b=[j  
Right r; :?lSa6de  
public : Wlt shZo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x!G\-2#  
#+r-$N.7  
template < typename T > GhQ.}@*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k 9s3@S  
      { Xst&QKU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4CNK ]2  
    } }LE.kd&  
7O"T `>  
    template < typename T1, typename T2 > qo'pU/@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23Eg|Xk  
      { ))eR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); js2?t~E]  
    } 8lbNw_U  
} ; |/rBR!kPq  
LV9\  
tMupX-V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )Q9J,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vn|X,1o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pvcf_w`n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1OJ:Vy}n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t-/%|@?D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RCoz;|c`P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F[~qgS*;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [;};qQ-C2  
下面是修改过的unary_op mB_ba1r  
Rk`c'WP0*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qza[~6  
class unary_op Be-gGJG  
  { R(x% <I  
Left l; MJ>(HJY6?%  
  EMJ}tvL0Tp  
public : [_b10Z'{  
idz6m]{~yT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ik~5j(^E-  
?ILNp`k  
template < typename T > XMuZ 'I  
  struct result_1 QULrE+@  
  { [<OMv9(l'o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H2|w  
} ; US4X CJxB  
`/Z8mFs Y  
template < typename T1, typename T2 > %K?~$;Z.  
  struct result_2 \5X34'7   
  { wxvt:= =  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,ad~ 6.Z_)  
} ; *:)#'cenI  
:Im_=S[0  
template < typename T1, typename T2 > Pq;1EI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SyTcp?H  
  { $eI[3{}X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cLJ|VD7  
} 2<YHo{0BLS  
4 YI,:  
template < typename T > ^Fy) oWS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?T?%x(]I  
  { F;`es%8  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3{~h Rd  
} 6lsU/`.  
9?l( }S`  
} ; >P+V!-%#  
CuU"s)  
'$l*FWOEal  
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 rJD>]3D5p  
好啦,现在才真正完美了。 V/J[~mN9  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;%Jp@'46  
sK}Ru?a)  
template < typename Right > %%kl R{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7{/qQGL  
  { ^:LF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r'w5i1C+  
} u.$.RkNMQ  
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。 B% BO  
kRZ(  
!X*L<)=nh  
aD 24)?db-  
H~@aT7  
十. bind >8 VfijK  
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。 6'|J ;  
先来分析一下一段例子 7A7K:,c  
{n #  
$F;$-2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d ID] {  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K.*zqQKlI|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mp"] =  
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。 Ypha{d  
我们来写个简单的。 A]Q4fD1q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hq(3%- 7&  
对于函数对象类的版本: V ;"?='vVe  
<P$b$fh/  
template < typename Func > -&@[]/  
struct functor_trait 29x "E$e  
  { Q Gn4AW_  
typedef typename Func::result_type result_type; oKzV!~{0M;  
} ; 7u o4F= %  
对于无参数函数的版本: mpK|I|-   
t[)z/[ m  
template < typename Ret > x8tRa0-q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )<IbQH|_  
  { =:o)+NE  
typedef Ret result_type; uh`~K6&*\w  
} ; T JLz^%t  
对于单参数函数的版本: Ba!`x<wa  
2ggW4`"c  
template < typename Ret, typename V1 > /.7x[Yc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pl|< g9  
  { m S!/>.1[  
typedef Ret result_type; +~8/7V22  
} ; YWd:Ok0  
对于双参数函数的版本: D;d 'ss;  
f5mk\^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gd#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F''4j8  
  { z8vF QO\I"  
typedef Ret result_type; Xqf"Wx(X  
} ;  nPvR  
等等。。。 1[u{3lQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $5%tGFh  
Ya304Pjd  
template < typename Func > V +*Vi^  
struct func_return .:l78>f  
  { _S@s  
template < typename T > >(:KEA  
  struct result_1 9bqfZ"6nXY  
  { 0`,a@Q4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g7_a8_  
} ; q+|Dm<Ug  
)x?F1/  
template < typename T1, typename T2 > LW ntZ.  
  struct result_2 /ExnW >wT  
  { 0y2iS' t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AkT_ZU>  
} ; @iao"&  
} ; {3 zq.e{  
wyvs#T  
(p^q3\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &eK8v]|"W  
?6tuo:gP  
template < typename Func, typename aPicker > ?Za1  b  
class binder_1 CNf eHMT  
  { wR>\5z )^  
Func fn; !{r Gt`y  
aPicker pk; ]5uCs[  
public : zx0{cNPK5  
mw?,oiT,)  
template < typename T > o5 . q  
  struct result_1 xqM R[W\x  
  { 83)2c a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a2o+ tR;H  
} ; `6Y'H2WJ?  
,v>P05  
template < typename T1, typename T2 > CW, Kw  
  struct result_2 spd>.Cm`  
  { won%(n,HT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; el-%#0  
} ; '1/uf;OXIH  
70*Y4'u }A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (MwB% g  
OG!^:OY  
template < typename T > :);GeZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :|N5fkhN  
  { A4 o'EQ?~  
  return fn(pk(t)); CbI[K|  
} VY Va8[}  
template < typename T1, typename T2 > zcP_-q]1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lE$X9yIt  
  { 60^dzi!vs  
  return fn(pk(t1, t2)); F7cv`i?2."  
} N[ E t  
} ; 80 i<Ij8J  
ndW? ?wiM  
z9'ME   
一目了然不是么? C+*: lLY  
最后实现bind V\X.AGc  
vYrqZie<  
mqw& SxU9  
template < typename Func, typename aPicker > h-Ffs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VmV/~-<Z  
  { !W .ooy5(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $WrDZU 2z  
} h]vA%VuE'E  
!);'Bk9o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ba6''?;G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ([tbFI}A  
v#nYH?+~mJ  
十一. phoenix EcBSi995dj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (A/V(.!  
;la(Q~#  
for_each(v.begin(), v.end(), G W|~sE +  
( NFU 5+X-c  
do_ LIirOf~e;!  
[ J=| fxR  
  cout << _1 <<   " , " C!%BW%"R  
] e ST8>r  
.while_( -- _1), D~U 4K-  
cout << var( " \n " ) 0bS\VUB(  
) N3 07lGb  
); :74)nbS  
.KXpB7:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -HS(<V=a?k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qc Ia%lf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K"#np!Y)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V!a\:%#^Y  
@/E5$mX`  
lLS`Ln)"  
template < typename Cond, typename Actor > *";,HG?|Iz  
class do_while Ql3hq.E  
  { ~t.*B& A  
Cond cd; _;L9&>!p6  
Actor act; i|)<#Ywl  
public : bAGQ  
template < typename T > &v'e;W  
  struct result_1 V)f/umT%g  
  { +tES:3Pi  
  typedef int result_type; =Y?M#3P.I  
} ; [8(e`6xePb  
~4`LOROC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZG H2  
7rbl+:y2  
template < typename T > -|"mB"Dc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m}'kxZTOm  
  { gle_~es'K  
  do aS-rRL|\L  
    { A8dIL5  
  act(t); R'uM7,7  
  } q6%jCt2'  
  while (cd(t)); D42Bm&JocO  
  return   0 ; #Bj.#5  
} ~?H _?}e  
} ; A<ur20   
wFnIM2a,  
?m}vDd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q]uxZ;}aF  
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。 `h+sSIko  
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。 vxzh|uF  
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。 TG=) KS  
下面就是产生这个functor的类: `lRZQ:27X  
F%UyFUz  
N~=p+Ow[H  
template < typename Actor > 4'cdV0]  
class do_while_actor t"cGv32b  
  { Pe EC|&x  
Actor act; =EA*h_"q9  
public : W`*S?QGzl@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,JYvfCA  
cz~Fz;)2{N  
template < typename Cond > J'G 6Z7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GKTrf\"c  
} ; b*+Od8r  
/U4F\pZl  
CE=&ZHt9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l&R~ I6^E  
最后,是那个do_ 5Q;Fwtm  
e23}'qb  
$-Lk,}s.*  
class do_while_invoker p-POg%|&<  
  { LBh|4S$K  
public : rwWs\~.H  
template < typename Actor > :aS8%m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F4xYfbwY"]  
  { Ghs{B8  
  return do_while_actor < Actor > (act); kAsYh4[  
} f"\G"2C  
} do_; (j@3=-%6G  
0 XxU1w8\V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s"7wG!yf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w] i&N1i  
最后来说说怎么处理break和continue 56Z 1jN^U  
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。 B[%FZm$`M  
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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