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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1P+Mv^%I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L[CU  
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, ?@3#c  
/&*m1EN#o  
v&p,Clt-2  
kw 6cFz  
  class filler C(EYM$  
  { z\e>DdS  
public : XyvZ&d6(d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j|&{e91,?  
} ; Vxp$#3 ;S  
1P(%9  
$7msL#E7  
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: XC*uz  
l.XknF  
17WNJ  
;3 G~["DA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $?[1#%  
_=o1?R  
uo]Hi^r.l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S9 $o  
jN31\)/i  
#S@UTJa  
)`B -O::  
二. 战前分析 bc `UA  
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。 T g3:VD  
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 <I>%m,  
=@Q#dDnFu%  
m Y$nI -P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %y~`"l$-  
  /* --------------------------------------------- */ Ix*BI9E  
vector < int *> vp( 10 ); [LJ705t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f %bc64N(  
/* --------------------------------------------- */ zj~8>QnKk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zx}N Fcn  
/* --------------------------------------------- */ Gojl0?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JN{<oxI  
  /* --------------------------------------------- */ :hC {5!|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v9Z lNA7m!  
/* --------------------------------------------- */ 1 ;_{US5FR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g,00'z_D  
B`g<Ge~  
Q mb[ e>  
Rf)'HT  
看了之后,我们可以思考一些问题: &Pmc"9Rl  
1._1, _2是什么? Aivu%}_|  
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。 DCEvr"(  
2._1 = 1是在做什么? GCcwEl!K^  
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。 y3&Tv  
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。 c'4>D,?1  
@?<N +qdH>  
&/B2)l6a  
三. 动工 yf `.%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u~' m7  
xaGVu0q  
2"pE&QNd  
xB?S#5G}  
template < typename T > JIyBhFI  
class assignment ddUjs8VvJ  
  { `U {o:  
T value; {toyQ)C7  
public : qR [}EX&3  
assignment( const T & v) : value(v) {} =q_&* '  
template < typename T2 > 8C*6Fjb#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ft3N#!ubl  
} ; i1b4 J  
t] n(5!L(  
Y0/jH2n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Eg@R[ ^T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =$"zqa.B6  
|y{; |K  
~[ d=s  
Nb^zkg  
  class holder /3)YWFZZc  
  { u~/M  
public : }XfS#Xr1aV  
template < typename T > o9U0kI=W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5]4<!m  
  { s`8M%ZLu  
  return assignment < T > (t); OYqYI!N/  
} L Q I: ]d  
} ; ) xfc-Q  
TEaD-mY3  
-4*'WzWr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: s=^r/Sz902  
z;fd#N:  
  static holder _1; l }2%?d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bR>o!(M'Z\  
*_4n2<W$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `nd#< w>  
而不用手动写一个函数对象。 )8 "EI-/.  
s T :tFK\  
!wLH&X$XT  
'(3Nopl  
四. 问题分析 ch5`fm  
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。 A@@)lD.  
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。 <F#*:Re_y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V e$5w}a4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "oE^R?m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2fj0 I  
/%ODJ1M  
五. 问题1:一致性 +E q~X=x  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| / K_e;(Y_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0j a  
WuP([8  
struct holder X/`#5<x  
  { _V_8p)%  
  // t6<sNz F&  
  template < typename T > /XWPN(JC?  
T &   operator ()( const T & r) const Ie^Dn!0S  
  { 1K? & J2  
  return (T & )r; !^>LOH>j  
} AhbT/  
} ; 4! Oa4  
1c<CEq:?e%  
这样的话assignment也必须相应改动: o@<6TlZM  
c:h.J4mv  
template < typename Left, typename Right > @n~>j&Kp  
class assignment E]u'MX  
  { .WL\:{G8;  
Left l;  =BqaGXr  
Right r; 0_,3/EWa  
public : !_XU^A>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  \pewbu5^  
template < typename T2 > V 9QvQA r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zulf%aaL  
} ; a O"nD_7  
YmO"EWb  
同时,holder的operator=也需要改动: .UT,lqEkv  
{0A[v}X ~  
template < typename T > b2}QoJ@`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `L"p)5H  
  { ga{25q}"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :"<B@Z  
} 6PzN>+t^y  
gq/ePSa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2vh!pez_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Kbz7  
@R'g@+{I  
return l(rhs) = r; j^aQ>(t(9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h87L8qh9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  0'V-  
p E(<XD3Q  
template < typename Tp > L6rs9su=7  
class constant_t {x&jh|f`g  
  { ,rH)}C<Q+  
  const Tp t; &-8-xw#.  
public : ~P]HG;$?n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qa0JQ_?o]  
template < typename T > r_g\_y7ua  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Cb@S </b  
  { ohc/.5Kl  
  return t; <PfPh~  
} CYFas:rPLT  
} ; < ;%q  
!0. 5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XD+cs.{5  
下面就可以修改holder的operator=了 * 0&i'0>  
#>=/15:  
template < typename T > j quSR=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w}bEufU+2  
  { ^+- L;XkeY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?9('o\N:  
} WfTdD.Xx  
uG(~m_7Hx  
同时也要修改assignment的operator() 1(:=j Ofk  
rd"]@ ~v1  
template < typename T2 > F;MT4*4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $Va]vC8?  
现在代码看起来就很一致了。 }lNuf u  
Zm; +Ku>  
六. 问题2:链式操作 ktw!T{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tZNad  
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。 Yyo9{4v+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。 B yy-Cc  
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。 j3rv2W\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -EkDG]my  
u6qi  
template < typename T > }*}`)rj,  
struct result_1 L>5!3b=b  
  { K&D}!.~/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; soqNzdTB2  
} ; Y8`))MeD  
ZTBFV/{  
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: -4^@)~Y  
WW\)B-}T  
template < typename T > dnX`F5zd  
struct   ref e}Af"LI  
  { vZ nO  
typedef T & reference; |{ /O)3  
} ; wh7a|  
template < typename T > Y3MR:{}  
struct   ref < T &> vn%U;}  
  { h[`Op#^x3  
typedef T & reference; Eps\iykB  
} ; tFST.yT>zg  
li_pM!dWU_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [>J~M!yu:r  
{ZsWZJ!  
template < typename T > eVCkPv *  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?;KJ (@Va  
  { 3Ibt'$dK  
  return l(t) = r(t); P=sK+}5`q  
} PM@s}(  
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。 VrGb;L'[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E-U;8cOMv  
SKc T  
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 ]g-qWSKU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J|2Hqd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c7nk~K[6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +} !F(c  
最后的布局是: z7Rcnr;  
                Add G4exk5  
              /   \ Znl>*e/|  
            Divide   5 q=0{E0@9({  
            /   \ iJaNP%N  
          _1     3 %}]4Nsde  
似乎一切都解决了?不。 ^SSOh#  
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。 CTbhwY(/  
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。 Tk#&Ux{ZJ  
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: 1-]x  
nhX p_Z9  
template < typename Right > H'h4@S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =3v 1]7 X  
Right & rt) const b{|/J<Fe  
  { >/HU'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /glnJ3   
} q(ET)xCeD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wyzBkRg.  
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。 komxot[[  
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。 ~lalc ^  
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。 < ,cIc]eX  
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。 \,bFm,kC?  
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? Y %D*O  
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: >A(?Pn{|a  
qT>& v_<  
template < class Action > DdS3<3]A  
class picker : public Action }Ka.bZS  
  { 2hA66ar{$  
public : +i_f.Ipp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CT:eV7<>s  
  // all the operator overloaded KjfKo;T  
} ; H"RF[bX(  
l0_E9qh-i  
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。 [U7,\o4w  
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: OTHd1PSOu  
^xNe Eb  
template < typename Right > `# M.t);^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U*fj5  
  { ;7`um  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rRG\:<a  
} 8 8 =c3^  
E0B2>V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rB&j"p}Q  
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。 a~eLkWnh<k  
@?cXa: tX  
template < typename T >   struct picker_maker b= ec?n #7  
  { 6M vR R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7 }MJK)  
} ; -0IFPL8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $No>-^ )  
  { |e; z"-3  
typedef picker < T > result; >iWf7-:  
} ; BaTOh'52  
^]!1'xg  
下面总的结构就有了: Yl~?MOk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /R$x-7t)^(  
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。 sS2E8Z2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "KE38`NL  
至此链式操作完美实现。 d8 Nh0!  
O+Lb***b"  
I;.E}k   
七. 问题3 )qP{X,Uf  
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。 :!YJ3:\  
k|c0tvp  
template < typename T1, typename T2 > YGpp:8pen  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x7kg_`\U  
  { yr 9)ga%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ="[](X^ l  
} $JSC+o(q3#  
7{6.  
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: l=?y=2+  
$`dNl#G,  
template < typename T1, typename T2 > /(pD^D  
struct result_2 IoHkcP[H  
  { }%d-U;Tt2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tBI+uu aa2  
} ; lJY=*KB(6  
<RVtLTd/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +rpd0s49  
这个差事就留给了holder自己。 }vA nP]!A5  
    [qMO7enu#  
8=o5;]Cg  
template < int Order > R9-JjG2v  
class holder; eh/OCzWH  
template <> -R \ @W q@  
class holder < 1 > k3.p@8@:  
  { 3udIe$.Q  
public : ?BvI/H5d  
template < typename T > j!o3g;j  
  struct result_1 ` +UMZc  
  { y-q?pqt  
  typedef T & result; (BQ3M-  
} ; s /q5o@b{  
template < typename T1, typename T2 > TdIFZ[<7  
  struct result_2 U7%pOpO!  
  { 4S EC4yO  
  typedef T1 & result; .EZ{d  
} ; D#[ :NXahn  
template < typename T > Zt0%E <C{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :;Rt#!  
  { M`fXH 3D  
  return (T & )r; /lQ0`^yB  
} v/+}FS=  
template < typename T1, typename T2 > (Tb0PzA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |ylTy B  
  { B(Q.a&w45t  
  return (T1 & )r1; 5@A=, GPUn  
} 'nt,+`.y6  
} ; |(v=1#i  
TZyQOjUu  
template <> XJ/ kB8  
class holder < 2 > rw0lXs#K<E  
  { aDv/kFfn  
public : -mw \?\2{  
template < typename T > q &6=oss!  
  struct result_1 ?,DbV|3 _\  
  { Hf!4(\yN  
  typedef T & result; Xq!tXJ)  
} ; Cwf$`?|W  
template < typename T1, typename T2 > Rj;e82%%N  
  struct result_2 "UnSZ[;t  
  { .p~;U|h"  
  typedef T2 & result; Vy~$%H94  
} ; fQ4$@  
template < typename T > q=i<vcw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LK/V]YG  
  { R+hS;F nh%  
  return (T & )r; q$'&RG  
} oxXW`C<  
template < typename T1, typename T2 > 0BE^qe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ByvqwJY  
  { [F{a-i-  
  return (T2 & )r2; z9O/MHT[w  
} |Z|xM  
} ; 8%f! X51  
O t<%gj;^  
0)a?W,+O  
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> >。 !Y(qpC:$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;]x5;b9`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6YGr"Kj &  
gF5EtdN?|  
return l(i, j) = r(i, j); 5mVu]T`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !sQ8,l0h  
EZRZ)h  
  return ( int & )i; "FvlZRfXj  
  return ( int & )j; BF|FW  
最后执行i = j;   NX_S  
可见,参数被正确的选择了。 >*xzSd? \  
;FflEL<7Y  
t3JPxg]0k'  
4!%LD(jB`B  
Y!$ z7K  
八. 中期总结 oHnpwU  
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: () ;7+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q#-H+7 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )p9n|C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gn4b\y%%  
$_5v^QL  
4aKy]zPoE  
j/|qge4  
X&X')hzIt  
' qS!n  
九. 简化 ~kT{O!x}4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d's`~HOU2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *3Z#r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tTp`e0L*m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XhV"<&v  
  +-*/&|^等 O#Hz5 A5  
2. 返回引用。 !iOu07<n&D  
  =,各种复合赋值等  +@7R,8  
3. 返回固定类型。 )E2Lf ]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &r!>2$B\  
4. 原样返回。 (oEA)yc|  
  operator, (9|K}IM:  
5. 返回解引用的类型。 ^IkMRlJh%  
  operator*(单目) S @($c'  
6. 返回地址。 yo6IY  
  operator&(单目) 7}.(EZ0  
7. 下表访问返回类型。 YWFHiB7x  
  operator[] f+AIxSw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `"Pd$jW  
  operator<<和operator>> "ZW*O{  
)\G#[Pc7  
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。 t]%R4ymV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HX*U2<^  
E#p6A5  
template < typename Left > k"zHrn"$  
struct value_return %*=FLtBjo  
  { G[,VPC=  
template < typename T > epm|pA*  
  struct result_1 8, ^UQ5x  
  { 7IH{5o\e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SoIMftX  
} ; +?tNly`  
<{kj}nxz  
template < typename T1, typename T2 > J1t?Qj;f3  
  struct result_2 ABGL9;.8  
  { }clNXtN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5]+eLKXB  
} ; &>{L"{  
} ; | 'G$}]H  
v}@ 6"\  
2&#iHv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i%w'Cs0y  
%SXqJW^:  
下面我们来剥离functor中的operator() r; !us~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5S bSz!s`$  
c2"OpI  
return l(t) op r(t) YN[D^;}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ' ?t{-z,  
return op l(t) )\^OI:E  
return op l(t1, t2) 7lu;lAAP  
return l(t) op H;`@SJBf  
return l(t1, t2) op GvY8O|a  
return l(t)[r(t)] _`58G#z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4r$t}t gX  
n2~rrQ \/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: UqbE  
单目: return f(l(t), r(t)); %+}\i'j7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -xlI'gNg7  
双目: return f(l(t)); 9'M({/7y  
return f(l(t1, t2)); ;d:7\  
下面就是f的实现,以operator/为例 FliN@RNo  
"`zw(  
struct meta_divide |kD?^Nx  
  { T^W8_rm *3  
template < typename T1, typename T2 > S1JB]\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ga1RMRu+  
  { EIAT*l:NW  
  return t1 / t2; \)hmg  
} R?R6|4  
} ; _35?z"0  
UF4QPPH4  
这个工作可以让宏来做: );vU=p"@  
~ nIZ g5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ezeGw?/  
template < typename T1, typename T2 > \ '1aOdEZA*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0vEa]ljS  
以后可以直接用 ;x"B ):?\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1L ow[i  
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 z$A5p4=B'^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l8Ox]%F  
p /:L;5F  
;2^=#7I?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _G42|lA$/  
UNJ|J$T]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <?eZ9eB  
class unary_op : public Rettype 4*]`s|fbu  
  { ;lldxS  
    Left l; >:Ec   
public : BScysoeD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1'=brc YR  
l6RJour  
template < typename T > :iJ= 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <W1!n$V ]  
      { DE tq]|80m  
      return FuncType::execute(l(t)); TQ FD  
    } quR':=S5f  
;a|A1DmZ  
    template < typename T1, typename T2 > 6K &V}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3e"G.0vJ  
      { f7L|Jc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xc.~6nYp  
    } ^,50]uX_  
} ; uAJC Q)@  
Q"\[ICu!,  
,}<v:!  
同样还可以申明一个binary_op /#HY-b  
2w%1\TcB$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HV>Wf"1  
class binary_op : public Rettype CUoMB r  
  { nt7ui*k  
    Left l; sfH|sp  
Right r; 0&Qn7L  
public : ($-o"y"x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h`)r :a7  
|tmD`ndO  
template < typename T > NWf!c-':  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p?%G|Q  
      { @|M10r9E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G$q=WM!%#s  
    } H7WKnn@  
t+pI<c^]y  
    template < typename T1, typename T2 > ~ohW9Z1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h0!j;fn  
      { 5s0H4?S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z#0z#M`  
    } 15870xS  
} ;  ^rI&BN@S  
6oC(09  
C>LkU|[  
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 \Ew2@dF{O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0tA+11Iu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B^oXUEOImq  
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。 4aGHks8Z,\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  zE{.oi  
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。。。 c=7L)w:I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yjr!8L:m  
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) _3`{wzMA  
下面是修改过的unary_op b2z~C{l  
";Lpf]<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > he/FtkU  
class unary_op :R _(+EK1  
  { pNDL:vMWP  
Left l; upWq=_  
   B} :[~R'  
public : \jC}>9  
4Vt YR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mI l_ [  
yfq"atj  
template < typename T > =oSv=xY  
  struct result_1 %lvSO/F+  
  { hhwV)Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6_ CsqV  
} ; D:%v((Ccw  
(fq>P1-  
template < typename T1, typename T2 > zd+8fP/UB  
  struct result_2 W8\K_M}  
  { "8s0~ [6S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pb!kl #  
} ; 98A ;R  
Zl]\sJ1"  
template < typename T1, typename T2 > cU+/I>V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Rq;V=2YV  
  { ($]y*| Obn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9NVe>\s_  
} fAJQ8nb{@]  
'9-8_;  
template < typename T > 1Ocyrn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5gi`&t`  
  { Wh"oL;O  
  return OpClass::execute(lt(t)); !\CoJ.5=  
} .aF+>#V=Q  
s fazrz`h  
} ; #;H+Kb5O  
.0nL; o  
R}BHRmSQ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =d`,W9D  
好啦,现在才真正完美了。 p9Ks=\yvL  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7` &K=( .  
m"NZ;*d'  
template < typename Right > |nB2X;K5~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nKch _Jb  
  { :v=Yo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <kt,aMw[*  
} (eSa{C\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Rj1Z  
F.K7w  
F+|zCEc  
CpO!xj +  
uEH&]M>d_  
十. bind Rm{S,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dtr8u  
先来分析一下一段例子 MWu67">"  
4$@)yZ  
g6+}'MN:5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0d~>zKho  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2vT>hC?oHz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J)6f"{} &  
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。 B$sB1M0q  
我们来写个简单的。 K)N7Y=C3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xn}sh[<:P  
对于函数对象类的版本: Av]<[ F/  
0 @~[SXR  
template < typename Func > * 3WK`9q  
struct functor_trait YeK PoW  
  { nxw]B"Eg  
typedef typename Func::result_type result_type; `A])4q$  
} ; j!xt&t4D  
对于无参数函数的版本: 1 f).J  
Q&rpW:^v  
template < typename Ret > `XS6t)!ik  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UJ<eF/KSmG  
  { ~Qeyh^wo  
typedef Ret result_type; kT t;3Ia  
} ; Op A  
对于单参数函数的版本: q3#07o_dV  
kK>PFk(  
template < typename Ret, typename V1 > weYP^>gH'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aPWlV= oG  
  { KpA iKe  
typedef Ret result_type; I MpEp}7  
} ; QG$LbuZ`  
对于双参数函数的版本: ^ 1}_VB)^  
0ZlF#PJA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Tj$D:xKf)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =rFgOdj  
  { 3FR'N%+  
typedef Ret result_type; <sE0426 {  
} ; @.6l^"L  
等等。。。 c%n[v3]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sFqZ@t}~  
;Z\jX[H  
template < typename Func > % V/J6  
struct func_return ]W-l1  
  { 1-!u=]JDE  
template < typename T > :''^a  
  struct result_1 ~m2tWi@  
  { "9:1>Gr{G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F 0 q#.   
} ; E=+v1\t)]  
a=>PGriL  
template < typename T1, typename T2 > Ew~piuj  
  struct result_2 ,Y6Me+5B  
  { sg RY`U.C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZnVi.s ~1V  
} ; pj4M|'F7  
} ; X`YAJG  
B[w~bW|K  
p)NhV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &W)Lzpx8c  
96x0'IsaG  
template < typename Func, typename aPicker > apPn>\O  
class binder_1 [Dni>2@0  
  { u2,V34b-  
Func fn; Y5M>&}N  
aPicker pk; }%Dsy2:y  
public : BuII|j  
Nz %{T  
template < typename T > ~ x- R78'  
  struct result_1 `'H"|WsT  
  { {B8W>>E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z-<U5-'  
} ; B/hL  
N,6(|,m  
template < typename T1, typename T2 > $\h\, N$y  
  struct result_2 zcnp?%  
  { [x Xa3W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ="hh=x.5J  
} ; fS+Ga1CsH  
=QXLr+ y@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bq{":[a  
U2l7@uDr;  
template < typename T > xrd@GTaI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {W*_^>;K  
  { H.cN(7LXm  
  return fn(pk(t)); G41 gil6k  
} [9| 8p$  
template < typename T1, typename T2 > {eo4J&as  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N'[bA  
  { jp?;8rS3  
  return fn(pk(t1, t2)); *<Yn  
} oVk*G  
} ; '_!j9A]g  
Q[+&n*  
<J" 7ufHSQ  
一目了然不是么? SUwSZ@l^|  
最后实现bind (:v|(Gn/  
Qvo(2(  
BBnW0vAZ*  
template < typename Func, typename aPicker > =g| e- XC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t-7^deG'/n  
  { +s?0yH-%p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _' KJ:3e  
} /3`#ldb%}  
FrXFm+8 F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;T6{J[ h  
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。 C":i56  
wi]ya\(*yl  
十一. phoenix t:y} 7un  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7 $AEh+f  
M| r6"~i  
for_each(v.begin(), v.end(), el GP2x#:  
( U,Py+c6  
do_ GPP{"6q5'  
[ mRVE@ pc2X  
  cout << _1 <<   " , " XwWp4`Fd  
] n-iy;L^b  
.while_( -- _1), bV|(V>  
cout << var( " \n " ) oj\av~cI  
) ti6\~SY  
); v[4A_WjT  
e`gOc*  
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: |Yq0zc!  
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 C/AqAW1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m]LR4V6k|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: " o.V`Bj  
{@j0?s  
&+F|v(|r  
template < typename Cond, typename Actor > . !gkJ  
class do_while LS1r}cl  
  { 5cLq6[uO  
Cond cd;  Z|zyO-  
Actor act; !J<}=G5  
public : {c5%.<O  
template < typename T > m?LnO5Vs  
  struct result_1 ` @.  
  { 29eg.E  
  typedef int result_type; |KSd@   
} ; Fh  t$7V  
Z#H] yG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q:2Vw`g'  
9v[cy`\  
template < typename T > x\HHu]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t\YN\`XD  
  { d:KUJ Y.  
  do Y4E UW%  
    { Tc{r;:'G<  
  act(t); UG)J4ZX  
  } zQY|=4NP  
  while (cd(t)); N~I2~f  
  return   0 ; % H"A%  
} !YUMAp/  
} ; ] Tc!=SV  
H"v3?g`S%  
/>1Ndj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (S ~|hk^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 43_;Z| T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j TVh`d< N  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :|%dV}j  
下面就是产生这个functor的类: BN!N_r  
)Rhy^<xH  
o)w8 ]H /  
template < typename Actor > _3_d;j#G U  
class do_while_actor rKZ1 c,y  
  { Bl,rvk2  
Actor act; Fqtgw8  
public : c*0pF=3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T(UdV]~]"  
xDRNtLj<u  
template < typename Cond > ;Y:_}kN8_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZM)Y Rdh  
} ; #is1y3yh  
LR:Qb]|"  
:^ 9sy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &{#4^.Q  
最后,是那个do_ bcgh}D  
f"^G\  
"6.JpUf  
class do_while_invoker P bR6>'  
  { _Ju@<V$  
public : 2^-Z17Z}  
template < typename Actor > \9[_*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hVvPI1[2  
  { Z<7FF}i  
  return do_while_actor < Actor > (act); j@OGl&'^-  
} f<!3vAh  
} do_; fBgW0o.Bu  
^T}6o Ud  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &zVF!xNy&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8u+FWbOl]  
最后来说说怎么处理break和continue B o@B9/ABv  
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。 }1EfyR  
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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