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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |`fuu2W!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4vkqe6  
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, W@zu N)U  
gA3f@7}d  
}]<|`FNc  
@x;(yqOb  
  class filler NS;L FeGD  
  { bfpoX,:   
public :  ':DL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F(^#_tXP  
} ; 9E4^hkD&  
+At0V(  
'+'h^  
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: @hrIu" '!  
ikb77 ?.  
\((5Sd  
@=Dc(5`[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?ef7%0  
yf-2E_yB  
(T&(PCw|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ug4o2n0sk  
1Tev&J  
C~. T[Mlu  
kjXwVGK=P<  
二. 战前分析 s?4nR:ZC}  
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。 r`RLDN!`  
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 .RyuWh!5  
1=`VaS  
T[c-E*{hR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  .C5JQO  
  /* --------------------------------------------- */ zz(EH<>  
vector < int *> vp( 10 ); nwqA\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y0m?ZVt  
/* --------------------------------------------- */ yJ6g{#X4K<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q|r*4={^!*  
/* --------------------------------------------- */ ;vbM C74J#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "" _B3'  
  /* --------------------------------------------- */ [/l&:)5W>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ] ;CJ6gM~  
/* --------------------------------------------- */ <Z\{ijfvD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2vb qz  
MD3iWgM  
<Of-,PcCV  
v!$?;"d+  
看了之后,我们可以思考一些问题: wM3m'# xJ  
1._1, _2是什么? -lAY*2Jg  
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。 2^w{Hcf  
2._1 = 1是在做什么? .[3C  
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。 Ttp%U8-LJR  
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。 /-WmOn*  
c~OvoTF,  
@D `j   
三. 动工 H<P d&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hb %F"Q  
y9=<q%Kc-  
K8_\U0 K  
<aI}+  
template < typename T > Wt=@6w&  
class assignment LnsYtkb r  
  { N.ZuSkRM  
T value; 2"%f:?xV{  
public : /<%L&  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]&`=p{Z  
template < typename T2 > ]mgpd}Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ASr@5uFR  
} ; AN|f:259  
>.G#\w  
7u5H o`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3f~znO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U3UA  
'#.D`9YI<  
tDfHO1pS  
475g-t2"@  
  class holder ya,-Lt  
  { h^''ue"  
public : W )Ps2  
template < typename T > '* /$66|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y7GgTC/H  
  { B ?y[ %i  
  return assignment < T > (t); 'T3xZ?*q=  
} %=\*OIhl  
} ; e$JATA:j  
w*o2lg9  
_#{qDG=  
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: XdOntP*a  
WW!-,d{{@  
  static holder _1; DZEq(>mn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XV`8Vb  
;d]vAj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yF|+oTp  
而不用手动写一个函数对象。 sBqOcy  
VwK7\j V  
,q{~lf -  
9>`dB  
四. 问题分析 h'_$I4e)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V)ag ss w?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^D9 w=f#a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \~zm_-Hw@Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {k[dg0UV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^uVPN1}b^@  
b.kV>K"X3  
五. 问题1:一致性 E&U_@ bc-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ZA@zs,o%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i*A_Po  
GxC\Nj#  
struct holder raU_Z[  
  { )p:+!sX(  
  // &n0Ag]$P  
  template < typename T > =Mxu,A  
T &   operator ()( const T & r) const \g)?7>M|  
  { :m/qR74+"  
  return (T & )r; eIN0 T;1T  
} P7l3ZH( g  
} ; C',uY7}<  
pr,1pqiAf  
这样的话assignment也必须相应改动: AI9922}*  
kXlI *h  
template < typename Left, typename Right > \|M[W~8  
class assignment z3>4 xn{  
  { `@vksjxu  
Left l; [~`p~@\+  
Right r; P4|A\|t  
public : RUVrX`u*(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <p2\;\?4z  
template < typename T2 > MIWc @.i2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >xsY"N&1i'  
} ; s|TO9N)pO  
}"v#_vJfz7  
同时,holder的operator=也需要改动: >}JEX]V  
}LLQ +  
template < typename T > 'SrDc'?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4nh0bIN1  
  { HYY+Fv5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q|2*V1"r<2  
} ^<   
*Gj`1# Z$  
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。 Z,M2vRj"qT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :/t_5QN  
8|5+\1!#/)  
return l(rhs) = r; 6Lg#co}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。 3 +`,'Q9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s%6L94\t  
C^,J 6;'  
template < typename Tp > BJ fBY H,M  
class constant_t 2=1qmQE  
  { =5YbK1Q^  
  const Tp t; j X*gw6!  
public : :7(d 6gEL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7| j rk  
template < typename T > w"O;: `|n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |tTcJ\bG  
  { 5Kk}sxol  
  return t; L%-ENk  
} +"~*L,ken0  
} ; 0 wDhX  
1(% 6X*z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ub4)x  
下面就可以修改holder的operator=了 8H8Q  
\]\h,Y8  
template < typename T > K2V?[O#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t?=V<Yd1  
  { 4\uq$.f-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~SsfkM"  
} |t;Ktl  
Ay%]l| Gm  
同时也要修改assignment的operator() nB5^  
g9d/nR X&  
template < typename T2 > D}-HWJQA3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P*hYh5a  
现在代码看起来就很一致了。 bQI.Qk  
w6^TwjjZ$  
六. 问题2:链式操作 (Fq]y5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f2v~: u  
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。 (#>Q#Izr  
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。 v3kT~uv  
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。 47A[-&y*X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j)juvat  
57;( P  
template < typename T > h///  
struct result_1 vy>(?[  
  { h96<9L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qkw_9  
} ; y S<&d#:"  
q 1u_r  
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: >N}+O<Fc  
<xH! Yskc  
template < typename T > s9fEx -!y  
struct   ref C/ ]Bx  
  { ;$qc@)Uwp  
typedef T & reference; AU9:Gu@M/  
} ; [d>2F  
template < typename T > H$ :BJ$x@  
struct   ref < T &> (dV7N  
  { Z0wH%o\  
typedef T & reference; T/J1 b-  
} ; dKw[#(m5v  
Y'R/|:YL@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +j$nbU0U  
k9VWyq__  
template < typename T > ]J/;Xp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6k+tO%{~  
  { !L/.[:X  
  return l(t) = r(t); (+BrC`  
} f;&XTF5D^  
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。 &rc r>-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uF)^mT0D=  
``kesz  
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 cwQ *P$n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6QPT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SLvo)`Nc3-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x@> ~&eP  
最后的布局是: 8%MF <   
                Add N;=J)b|9  
              /   \ IQmlmu  
            Divide   5 8. %g&% S  
            /   \ u(ETc* D]  
          _1     3 `1FNs?j  
似乎一切都解决了?不。 {%\;'&@z\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I6S>*V  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 VHL[Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q'X#F8v  
RGY#0.Z}  
template < typename Right > bPl'?3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /u"Iq8QA  
Right & rt) const Ie8K [ >  
  { E!,jTaZz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x"Ij+~i{l  
} V@1,((,l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c5[ ~2e  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 CwO$EL:[`  
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。 \z.p [;'ir  
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。 5yroi@KT   
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。 %@C$xM"  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fRzJiM{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c-Qa0 Q  
s>TC~d82  
template < class Action > x LK,Je  
class picker : public Action !__^M3S,k  
  { mxwG~a'_  
public : sq8O+AWl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h{?f uoZj%  
  // all the operator overloaded 4k6:   
} ; qJXf c||Zg  
|CBJ8],mT  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 KF`mOSP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hm1.UE  
;*20b@  
template < typename Right > ~AF' 6"A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T 7M];@q  
  { obgO-d9l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ti#x62X{  
} m x2Ov u  
7~H$p X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;$4: &T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QCfR2Nn}  
i \.&8  
template < typename T >   struct picker_maker ^4{{ +G)j  
  { 5ai$W`6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tZr_{F@  
} ; ^j?"0|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~y ?v  
  { \@6V{y'Zo  
typedef picker < T > result; 8BnsYy)j  
} ; Ye[Fu/0  
SQJ4}w>i  
下面总的结构就有了: #*}cc  
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。 rFto1m  
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。 miY=xwK&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ED A6b]  
至此链式操作完美实现。 O*Z -3 l  
*uF Iw}C/  
t0 T#Xb  
七. 问题3 C3C&hq\%  
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。 `O?j -zR  
W{kTM4  
template < typename T1, typename T2 > c>#3{}X|x%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4&B|rf  
  { *+J`Yk7}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O+~@ S~  
} \Oe8h#%  
o~VZ%B  
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: `Z (`  
Ja%isIdh  
template < typename T1, typename T2 > X@~R<  
struct result_2 $oi8 <8Y  
  { Ga;Lm?6-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $ Vsf? ID  
} ; qwd T= H  
Dh9C9<Ta:  
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? s>ZlW:jY  
这个差事就留给了holder自己。 XeAH.i<  
    rX|{nb  
e.;B?0QrV  
template < int Order > iUf?MDE  
class holder; "u"?~  
template <> tLGNYW!K  
class holder < 1 > j<A; i  
  { +?0r%R%\  
public : m$$sNPnT  
template < typename T > %D+NrL(  
  struct result_1 XC,by&nY<y  
  { %lGg}9k'  
  typedef T & result; TnPx.mwK\  
} ; en16hd>^W:  
template < typename T1, typename T2 > AD"L>7  
  struct result_2 h{e?Fl  
  { twql)lbx  
  typedef T1 & result; qB3=wFI  
} ; d-#yN:}0  
template < typename T > &t74T"(d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q&: t$tSS  
  { !f# [4Xw  
  return (T & )r; b*cVC^{Dy  
} 6 $+b2&V  
template < typename T1, typename T2 > p@+D$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eg>]{`WQ  
  { oD%B'{Zs4  
  return (T1 & )r1; ;VgB!  
} Yg]!`(db  
} ; Kd3EZo.  
h x hl  
template <> _RG2I)P  
class holder < 2 > x)e(g}n  
  { Xxs0N_va&  
public : b|g=&T:pp  
template < typename T > r} a,  
  struct result_1 1K{hj%  
  { h%U,g 9_  
  typedef T & result; bVds23q  
} ; ]bAw>1,NVD  
template < typename T1, typename T2 > ":01M},RA  
  struct result_2 Y r 1k\q  
  { ?4lEHef  
  typedef T2 & result; bU_P@GKB  
} ; 7iH%1f  
template < typename T > gnZc`)z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #80r?,q  
  { A{\!nq_~N  
  return (T & )r; ||rZ+<  
} ?xzDz  
template < typename T1, typename T2 > NE-c[|rq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 42,K8  
  { cu"ge]},  
  return (T2 & )r2; (l:LG"sy\  
} \Oa11c`6  
} ; .\|}5J9W  
{tF)%>\#  
e&F=w`F\  
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> >。 vA0f4W 8+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lA ZBlO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zs}EGC~&  
)|L#i2?:  
return l(i, j) = r(i, j); -! :h]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m~vEandm  
78FK{Cr  
  return ( int & )i; Cg%}=  
  return ( int & )j; ddvtBAX  
最后执行i = j; rJc=&'{&)N  
可见,参数被正确的选择了。 ?YhGW   
hbTJXP~~?  
fBct%M 3  
_l&.<nz  
*vIC9./  
八. 中期总结 "$N 4S9U  
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: ug9]^p/)^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =42NQ{%@;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?bl9e&/!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B3V+/o6  
to;cF6X  
d8/KTl  
(KdP^.7  
Z}$1~uyw  
^h"F\vIpV  
九. 简化 8DZ OPA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h>&t``<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >D*%1LH~V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,HfdiGs}j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R ;3!?`  
  +-*/&|^等 -5Ln3\ O@  
2. 返回引用。 7B#HF?,?  
  =,各种复合赋值等 ]gB:ht  
3. 返回固定类型。 q%8Ck)xz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \Gz 79VW  
4. 原样返回。 LkUi^1((e  
  operator, qwHP8GU  
5. 返回解引用的类型。 [35>T3Ku  
  operator*(单目) 'V(9ein^Q  
6. 返回地址。 xs$ -^FnD  
  operator&(单目) 8Z(\iZ5Rgj  
7. 下表访问返回类型。 EY'48S  
  operator[] 5tm:|.`SQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -Oc  
  operator<<和operator>> NUGiDJ+[  
&3bhK5P  
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。 BYWs\6vK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YfU6 mQ  
'n!kqP  
template < typename Left > R'p- 4  
struct value_return P(Q}r 7F~(  
  { 3"iJ/Hc}9  
template < typename T > gl!F)RdH  
  struct result_1 hwd{^  
  { a3[lZPQe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qe1WT T]:I  
} ; s f<NC>-  
u eV,p?Wo  
template < typename T1, typename T2 > 3\&I7o3V  
  struct result_2 cg'z:_l  
  { S]}W+BF3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OK=ANQjs(  
} ; .vhEm6wJUM  
} ; EF[I@voc  
F`JW&r\  
qJT|om L Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -)Y[t Z^*`  
Dh B*k<S  
下面我们来剥离functor中的operator() #tlhH\Pr[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q;H5S<]/  
}X^CH2,R  
return l(t) op r(t) O (YvE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @[w.!GW%  
return op l(t) glgXSOj  
return op l(t1, t2) yu @u0vlc  
return l(t) op 5{O9<~,  
return l(t1, t2) op spv'r!*\ed  
return l(t)[r(t)] +]jJ:V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4+4C0/$Y  
7DCu#Y[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: WS1$cAD2N  
单目: return f(l(t), r(t)); x$/: %"E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k{w  
双目: return f(l(t)); QKtVwsz +  
return f(l(t1, t2)); )SsO,E+t=U  
下面就是f的实现,以operator/为例 #FsoK*F  
pQ9~^  
struct meta_divide ^fxS=Qs+  
  { X(fT[A_2C  
template < typename T1, typename T2 > _"'0^F$I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C&-]RffA  
  { Cy'! >  
  return t1 / t2; !t+eJj  
} @c^g<  
} ; <;':'sW  
NM&R\GI  
这个工作可以让宏来做: &xMQ  
(ixlFGvEq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fW8whN  
template < typename T1, typename T2 > \ <-Q0s%mNj,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5R/k8UZ  
以后可以直接用 (G`O[JF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jv'q :uA^  
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 %E`=c]!  
(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。。。) Q"b62+03  
|!.VpN&  
bx=9XZ9g  
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 zvHeoM ,  
/[#5<;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D./3,z  
class unary_op : public Rettype 2&d|L|->  
  { P_N i 5s)  
    Left l; BewJ!,A!  
public : k#pNk7;MZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }ec3qZ@  
7) 37AKw  
template < typename T > E.+BqWZ!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $J)2E g  
      { O>kM2xw  
      return FuncType::execute(l(t)); 0rj50$~$]  
    } rv;is=#1  
RoeLf Ow  
    template < typename T1, typename T2 > e{7"7wn=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( t59SY  
      { mVdg0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p|o?nI  
    } L#9g ~>~  
} ; Vf] ;hm  
g.d~`R@v  
qhqqCVrsW  
同样还可以申明一个binary_op l F*x\AT  
D!nx%%q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JWo).  
class binary_op : public Rettype \2NT7^H#  
  { N(= \S:  
    Left l; 56T{JTo  
Right r; 2L|)uCb  
public : LGPPyK Nx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LQ3J$N  
^mu PjM+D  
template < typename T > |tqYRWn0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  dPCn6  
      { Rg6/6/ IN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _1kcz]]F  
    } gzeTBlXg  
Lm"zW>v  
    template < typename T1, typename T2 > (YKkJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z]bcg$m  
      { YH/3N(],  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h1jEulcMtq  
    } e<1)KqG  
} ; bA8RoC  
B7ty*)i?  
q_[V9  
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 Z"Byv.yqb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \:|"qk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @w{"6xc%a  
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。 &JHqUVs^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ypV>*  
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。。。 /j:fc?yv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wC~LZSTt  
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) ]0@ 06G(y  
下面是修改过的unary_op lz88//@gZ  
Zz@wbhMV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bFtzwa5Gc  
class unary_op Ab/KVB  
  { Zt H{2j0  
Left l; `d6,]'  
  atmTI`i  
public : To@77.'  
6BIr{SY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }hA h'*(  
Qa-~x8]  
template < typename T > :]+p#l  
  struct result_1 _ !H8j/b  
  { M&~cU{9c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; unN=yeut  
} ; FvaelB  
x !QA* M  
template < typename T1, typename T2 > 1y}tPkOe7O  
  struct result_2 (Q~ (t  
  { 6*tbil_G+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &=`6- J  
} ; lJ/{.uK  
h(MS>=  
template < typename T1, typename T2 > MR-cOPn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =VOl  *  
  { c?XqSK`',Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0|D l/1  
} l_z@.</8P@  
-VPda @@w  
template < typename T > Z&j?@k,k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =]<JkWSk  
  { L$4nbOu\~  
  return OpClass::execute(lt(t)); \bzT=^Z;2  
} <Z^qBM  
ztHEXM.  
} ; ~zD*=h2C  
7R5!(g  
EGIwqci:  
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 &RbT&  
好啦,现在才真正完美了。 'Bb@K[=s  
现在在picker里面就可以这么添加了: /woC{J)4p  
<N}*|z7=b  
template < typename Right > n9x&Ws;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PHHX)xK  
  { r,-9 ]?i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y:'#jY*V  
} JBxizJBP  
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。 SE<hZLd"  
8j<+ ' R  
nps"nggk  
5X=ik7m^  
@#W$7Gwf0  
十. bind 8bP4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 FST}:*dOe5  
先来分析一下一段例子 nH -1,#`g  
oq3{q  
Ad]oM]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k}r)I.Lp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9HJA:k*k|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZFO*D79:K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;)gNe:Q  
我们来写个简单的。 -y5Z c?e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2=p"%YSn  
对于函数对象类的版本: B@@j-  
hDc)\vzr  
template < typename Func > [tY+P7j9)  
struct functor_trait GYM6 `  
  { >h<bYk"9Q  
typedef typename Func::result_type result_type; 5|Or,8r(C  
} ; g7),si*  
对于无参数函数的版本: 6K 6uB ~  
1ps_zn(  
template < typename Ret > x.-d>8-!]c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V|mz]H#|  
  { 8`S6BkfC|  
typedef Ret result_type; 5xF R7%_&  
} ; wM#BQe3t#  
对于单参数函数的版本: X=d;WT4,,  
<<:a >)6\  
template < typename Ret, typename V1 > 0nOp'Ky\k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =gb(<`{>  
  { [J6 b5  
typedef Ret result_type; ":upo/xN  
} ; Wy.Xx-3W  
对于双参数函数的版本:  T24?1  
J4;F k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #m<<]L(o8W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '#faNVPABh  
  { 7gY^aMW  
typedef Ret result_type; RIQw+RG >  
} ; Ul?92  
等等。。。 %B{NH~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &?@5G  
wBK%=7  
template < typename Func > 999E0A$dkv  
struct func_return F6h|AF|"  
  { ;r}>1LhN  
template < typename T > 3x{2Dhi  
  struct result_1 QC\][I>  
  { zkrcsc\Z~0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E?+MM0  
} ; Q]]5\C.  
Q4JvFy0'  
template < typename T1, typename T2 > :n?K[f?LfY  
  struct result_2 z}[qk:  
  {  U|HF;L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /2\%X`]<  
} ; g~AO KHUP  
} ; ]{<`W5 b/  
]2Q:&T  
yHL5gz@k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -n`igC  
HRY?[+  
template < typename Func, typename aPicker > CL-mt5Kx#7  
class binder_1 =1}Umn|ZLS  
  { C'c9AoE5>  
Func fn; p#V h[UTl^  
aPicker pk; mtON dI  
public : Aj;F$(su  
G`HL^/Z*  
template < typename T > IO\ >U(:vx  
  struct result_1 W l+[{#  
  { 3+E AMn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bf3Njma%  
} ; UHEn+Tc>  
r6Hdp  
template < typename T1, typename T2 > e:~r_,K  
  struct result_2 iJrF$Xw  
  { !L#>wlX)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1*"t-+|  
} ; De(\ <H#  
Hi 1@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E\(dyq/  
_IOt(Zb(  
template < typename T > v3i]z9`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U Ux]  
  { c_fx,; ;  
  return fn(pk(t)); |GvWHe`  
} O,kzU,zOs  
template < typename T1, typename T2 > ho7L@NR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {i7Wp$ug  
  { L.uX  
  return fn(pk(t1, t2)); ByrK|lVM0  
} &O'6va  
} ; gqje]Zc<  
lKMOsr@l  
;: a>#{N  
一目了然不是么? @k!J}O K  
最后实现bind oT4A|M  
fq.ui3lP)  
W(oJ{R&m{  
template < typename Func, typename aPicker > ?Sq?f?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HD(4Ms  
  { 3K/32Wi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d_j% ,1-#  
} /- qS YS(  
`N_elf://n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L* Mt/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :D>afC8,  
(hB&OP5Fne  
十一. phoenix TU-4+o%;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +ou ]|  
xm }9(EJ  
for_each(v.begin(), v.end(), b3G4cO;t;  
( iINd*eXb^  
do_ Ny@CP}  
[ Zxm Mw  
  cout << _1 <<   " , " Zz<k^  
] hpD\,  
.while_( -- _1), y\DR,$Py  
cout << var( " \n " ) @O/Jy2>3H  
) 5U&b")3IT!  
); oh k.;  
!1tHg Z2\  
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: (5s$vcK  
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 ieN}Ajl2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8IYn9<L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q`"gKBN1  
QkXnXu  
9Ij=~p]p  
template < typename Cond, typename Actor > X|}yp|  
class do_while /STFXR1@.u  
  { b]'Uv8fbF  
Cond cd; *{qW7x.6h  
Actor act; E880X<V)>  
public : u%J04vG"D  
template < typename T > |g vx^)ro  
  struct result_1 $^Is|]^  
  { j@xerY  
  typedef int result_type; ]Q Y:t:-  
} ; IJxBPwh  
nyyKA_#:5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "+oP((9  
w-%V9]J1  
template < typename T > $4^cbk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =IQ+9Fl2  
  { q6 h'=By  
  do ~c&ygL3  
    { d NQ?8P-&  
  act(t); Yj/aa0Ka4  
  } *=Ko"v }  
  while (cd(t)); %#xdD2oN  
  return   0 ; {sn RS)-  
} Z)?i&y?  
} ; &Kuo|=f  
kdVc;v/5  
_i_^s0J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g.wp }fz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |JZ3aS   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v~f_~v5J!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {tUjUwhz(  
下面就是产生这个functor的类: 8$k`bZ  
_l`d+ \#  
UF3g]>*  
template < typename Actor > ~=$0=)c  
class do_while_actor YP*EDb?f  
  { D=hy[sDBw  
Actor act; y0!-].5UH  
public : d5zv8?|X+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} snPM&  
xq`mo  
template < typename Cond > kD&% 7Vz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^P4q6BW  
} ; ,/?7sHK-0  
h<)YZ[;x  
nQe^Bn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o~Jce$ X  
最后,是那个do_ b-Q*!U t  
=Q\z*.5j.  
Rra3)i`*  
class do_while_invoker %49P<vo`?  
  { %w+"MkH _  
public : qH#?, sK ^  
template < typename Actor > F1m 1%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $A GW8"  
  { n}KF) W=  
  return do_while_actor < Actor > (act); &I8Q'  
} :<t%Sf  
} do_; RO>3U2  
uY{zZ4iw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }BTK+Tk8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0;Lt  
最后来说说怎么处理break和continue vD,ZEKAN  
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。 I4[sf  
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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