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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -9i+@%{/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nuo<` 6mV@  
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, ~pwY6Q  
gU*I;s>  
N>T=L0`  
CCwK8`%   
  class filler !j'guT&9]  
  { kjfxjAS=m  
public : m&{rBz0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1 pYsjo~  
} ; ~l@%=/m  
M{y|7e%K  
akY6D]M  
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: &A#90xzF  
_c,&\ wl$  
F .& *D~f  
,7/\&X<`B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r]Z.`}Kkm  
Z'Zd[."s  
<`b|L9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U@MOvW)  
!vi4* @:  
<4SF~i  
F\l!A'Q+t  
二. 战前分析 *GB$sXF  
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。 9 ?[4i'  
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 HX z iDnj  
SlM>";C\  
d u _O}x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LjX&' ,  
  /* --------------------------------------------- */ 8VKb*  
vector < int *> vp( 10 ); ">rsA&hN-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +X{cN5Y K  
/* --------------------------------------------- */ R#r h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B&to&|jf  
/* --------------------------------------------- */ 9Vh_XBgP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i] V F'tG  
  /* --------------------------------------------- */ kvY} yw7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *s 1D\/H  
/* --------------------------------------------- */ q oKQEG2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $v2S;UB v*  
F^J&g%ql  
aA!@;rR<yU  
xUV_2n+  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2*b# +b  
1._1, _2是什么? w`w ` q'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N GX-'w  
2._1 = 1是在做什么? 3g4vpKg6c  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~`a#h#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 YLr%vnO*NS  
j58Dki->.  
Ej9/_0lt  
三. 动工 Wl@0TUK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !M#?kKj  
!c3Qcva  
w%!k?t,*]  
woC FN1W  
template < typename T > 1`7]C+Pv  
class assignment S.?\>iH[  
  { T/X?ZK(T  
T value; S0X.8Bq  
public : Y:#kel<  
assignment( const T & v) : value(v) {} {g23[$X]N  
template < typename T2 > 3/#R9J#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]-+.lR%vd9  
} ; v{\n^|=])  
Gff[c%I  
pfT`WT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'IqK M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5r2ctde)Y  
3z{5c   
v\r7.l:hf  
6>P  
  class holder EzeDShN=J  
  { ~L Bq5a  
public : U- UV<}  
template < typename T > \M1M2(@pDJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]CtoK%k  
  { F"HI>t)>  
  return assignment < T > (t); /^es0$Co.  
} %o _0M^3W  
} ; + X|m>9  
UHsrZgIRYT  
%I2xK.8=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9^[5!SMzCj  
7.Kjg_N#Tr  
  static holder _1; O'yjB$j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \w@_(4")Qb  
+Hm+ #o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Kd{h  
而不用手动写一个函数对象。 (w@MlMk  
&j~|3  
+8@`lDnr  
E[htB><  
四. 问题分析 uJ!s%s2g  
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。 e 7)%=F/)  
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。 & 4Iqm(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GVHfN5bTqn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,B/p1^;.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YO!7D5rV#  
'|A5a+[  
五. 问题1:一致性 +qW w-8  
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?| :Kc0ak)<n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yU8Y{o;:  
:`"T Eif  
struct holder :,z3 :PL  
  { oTV8rG  
  // "6o}qeB l  
  template < typename T > Wj{Rp{}3  
T &   operator ()( const T & r) const 2;(iTPz +  
  { [+cnx21{  
  return (T & )r; 6Cv2>'{S  
} (l!D=qy  
} ; gW pT:tX-  
kpreTeA]  
这样的话assignment也必须相应改动: Wv*BwiQ  
JE:n`l/p  
template < typename Left, typename Right > O> ^~SO  
class assignment /E  yg*#  
  { "M#`y!__  
Left l; }GNH)-AG)$  
Right r; ci NTYow  
public : l:Xf(TLa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l|tp0[  
template < typename T2 > C05{,w?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PdN\0B `  
} ; _M4v1Hr48  
@`+$d=rO`  
同时,holder的operator=也需要改动: D}/.;]w<[&  
eHyuO)(xH1  
template < typename T > 714nUA872  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ue:P#] tx  
  { #V,~d&_k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #YYvc`9  
} c1!/jTX$  
>s?;2T2"yx  
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。 ;Kb[UZ1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  (mD:[|.  
<21^{ yt1  
return l(rhs) = r; `ip69 IF2*  
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。 kQ'xs%Fw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q/`o6xv  
0bL=l0N$W  
template < typename Tp > >#n-4NZ;p9  
class constant_t b/}0 &VXo  
  { >@e%,z  
  const Tp t;  jy|xDQ  
public : WWD@rnsVf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z :jF) N  
template < typename T > 959jp85  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g)6 k?Y  
  { 'eY[?LJ]U  
  return t; QD VA*6F  
} :>ST)Y@]w  
} ; %9)J-B  
neH"ks5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?+tZP3'  
下面就可以修改holder的operator=了 B&j+fi  
@<JQn^M  
template < typename T > ^S2} 0N f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I T2sS6&R  
  { 640V&<+v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &}=,8Gt1G  
} L KR,CPz  
DTVnQC  
同时也要修改assignment的operator() ,Gx=e!-N5  
[6N39G$  
template < typename T2 > HjR<4;2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M_I\:Q  
现在代码看起来就很一致了。 lB@K;E@r8  
7Wn]l!  
六. 问题2:链式操作 $>m<+nai'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a8c]B/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Nuq/_x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n K=V`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DL{a8t1L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aX:$Q }S  
;r}<o?'RM  
template < typename T > M/;g|J jM  
struct result_1 HEN9D/O=  
  { ![jP)WgF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )}5r s  
} ; z8MYgn 7  
 }"tYb6*  
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$KEGu~0Y  
Z^S!w;eu  
template < typename T > Y [S^&pF  
struct   ref Pw{+7b$  
  { 0l*/_;wo  
typedef T & reference; p(%x&*)f  
} ; 7]bq s"t  
template < typename T > eD0@n :  
struct   ref < T &>  1qF.0  
  { )G&OX  
typedef T & reference; .jw)e!<\N  
} ; Jsl,r+'H  
0}N^l=jQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4F?1,-X  
qZG >FC37  
template < typename T > #$E vybETx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ) |a5Qxz  
  { Vy $\.2=  
  return l(t) = r(t); u:$x,Q  
} Fy^\Uw  
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。 =|/b[Gd(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I%`2RXBt3^  
tB.9Ov*  
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 Yg b#U'|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z(P#]jI]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nFSa~M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wDk[)9#A   
最后的布局是: wwz<c5  
                Add `OWB@_u5  
              /   \ cjk5><}`H7  
            Divide   5 EC0auB7G  
            /   \ +FR"Gt$g  
          _1     3 /^"TMm   
似乎一切都解决了?不。 MRc^lYj{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kcb'`<B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \N)FUYoHg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =k z;CS+  
[#tW$^UD  
template < typename Right > /e\dsC{uJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y:L|]p}huE  
Right & rt) const "yumc5kt  
  { !p$V7pFu6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yu=^`I  
} {ig@Iy~DT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |j<'[gB\p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]F~5l?4u#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #*~Uu.T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \Ip<bbB0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -h}J%UV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {)M4h?.2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }`(k X]][  
=|V3cM4'  
template < class Action > shB(kb{{  
class picker : public Action 2%I:s6r  
  { t9}XO M*  
public : S^u!/ =&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v3p..A~XZ.  
  // all the operator overloaded j.K yPWO  
} ; ,\M'jV"S K  
?g&]*zc^\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {SJLM0=Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c?d#Bj ?  
TJ<PT  
template < typename Right > ?cJ$=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jL# akV  
  { *=8)]_=f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +2?[=g4;}  
} ?/\;K1c p  
C"}x=cK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xl3U  
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。 !l~hO  
ra3WLK  
template < typename T >   struct picker_maker @P-7a`3*  
  { A28w/ =e7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3O.-'U1K  
} ; khR3[ju{^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I'gnw~  
  { "~ /3  
typedef picker < T > result; \yqiv"'  
} ; ;Cwn1N9S  
gOkO8P6P8  
下面总的结构就有了: WXM_H0K  
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。 #df43_u  
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。 \=@}(<4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QqDF_  
至此链式操作完美实现。 -H \nFJ6+  
H`P )  
L81"W`?  
七. 问题3 O Rfl v+  
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。 -'nx7wnj2  
)D^P~2  
template < typename T1, typename T2 > zR4huo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e#seqx  
  { ~ 0[K%]]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8WH>  
} KQqlM  
Zj JD@,j  
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: %F7aFvl*  
^ey\ c1K  
template < typename T1, typename T2 > WM#!X!Vo  
struct result_2 AIeYy-f  
  { Ub"\LUu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8c~H![2u  
} ; @EQ{lGpU3  
23>?3-q  
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[$e;h*Aw[  
这个差事就留给了holder自己。 g (~&  
    D"hiEz  
ck}y-,>,[O  
template < int Order > aZ'p:9e  
class holder; ql4T@r3l}3  
template <> 8177x7UG2[  
class holder < 1 > ?1d_E meG2  
  { T:-Uy&pBEN  
public : 6?~pWZ&k_  
template < typename T > o] nQo?!  
  struct result_1 C{Fo^-3  
  { xP*RH-<  
  typedef T & result; %6n;B|!  
} ; pp:+SoyN  
template < typename T1, typename T2 > L+u_153  
  struct result_2 #y?z2 !  
  { "[%NXan  
  typedef T1 & result; #8`G&S*  
} ; #<JrSl62(K  
template < typename T > G{J9Fb8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %H@fVWe2wT  
  { }X$>84s>[P  
  return (T & )r; 5ZSw0A(w  
} 5t PmrWZ  
template < typename T1, typename T2 > $&4Zw6"=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U!Lws#\X  
  { s)C.e# xl  
  return (T1 & )r1; =m40{  
} Pg:Nz@CQ  
} ; eY-$h nUe  
u0x\5!?2  
template <> }A#FGH +  
class holder < 2 > >?kt3.IQ!X  
  { qjWgyhL  
public : ^8 z*f&g  
template < typename T > |k)u..k{>  
  struct result_1 ' Sl9xd  
  { E>ev/6ox  
  typedef T & result; g5cR.]oz  
} ; |h'ugx1iY  
template < typename T1, typename T2 > 6`yq4!&v  
  struct result_2 cx02b-O  
  { .`iq+i~  
  typedef T2 & result; l"- D@]"  
} ; oU2RxK->u  
template < typename T > K)k!`du!6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l/`Z+];  
  { 5p~Z-kU&  
  return (T & )r; B<o i,S  
} A_g'9  
template < typename T1, typename T2 > -uh/W=Q1R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bXJE 2N  
  { MF1u8Yl:0  
  return (T2 & )r2; WcdU fv(>  
} PCES&|*rf  
} ; =#W{&Te;  
"?Y0Ng[  
S`-z$ph}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 A(C3kISM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |.,y M|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %=| I;kI?  
XnNK )dUT}  
return l(i, j) = r(i, j); P }PSS#nn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I5e!vCG)  
U9@q"v-  
  return ( int & )i; wU=(_S,c  
  return ( int & )j; J3$ihH.  
最后执行i = j; OLiYjYd  
可见,参数被正确的选择了。 SsaF><{5R  
]M2>%Dvw  
TKmC/c  
UqAvFCy  
w0.#/6  
八. 中期总结 0D\FFfs  
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: f[z#=zv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zgO?%O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^{bP#f   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \'p)kDf  
Wl*\kQ}U  
0!^{V:DtQ  
20J:_+=]  
"\B Li C  
-j(/5.a  
九. 简化 aWit^dp  
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;B'#$_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DZ EA*E>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Sw0~6RZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  m.2  
  +-*/&|^等 h+vKai  
2. 返回引用。 dCc*<S  
  =,各种复合赋值等  :&Ul  
3. 返回固定类型。 '; qT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hv%a\WNS1  
4. 原样返回。 ;DRJL   
  operator, <=0_[M  
5. 返回解引用的类型。 ?1[go+56X  
  operator*(单目) Wy|=F~N  
6. 返回地址。 rm2TWM|  
  operator&(单目) KLoHjBq  
7. 下表访问返回类型。 No[>1]ds  
  operator[] d+/d)cu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 amPQU  
  operator<<和operator>> upX/fL c  
Sd{>(YWx~  
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。 SQEXC*08  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `a<G7  
yJr'\(  
template < typename Left > ' rXkTm1{  
struct value_return 0z,c6MjM+  
  { $bN%x/  
template < typename T > )2R:P`U  
  struct result_1 Kyv$yf 9  
  { $H5Xa[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HC$_p,9OV  
} ; /+3|tb  
`T}e3l  
template < typename T1, typename T2 > {6~W2zX&  
  struct result_2 f}@]dFr  
  { d`2VbZC`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %T 88K}?=  
} ; C=.  
} ; bd%/dr  
z/;NoQ-  
oW-luC+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "--rz;+K  
Ar>-xCT D  
下面我们来剥离functor中的operator() 6 Iup4sP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d,$[633It}  
Vls*fY:W  
return l(t) op r(t) \l#=p+x5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }B"kJNxV  
return op l(t) O-G4^V8  
return op l(t1, t2) g6nBu  
return l(t) op mvYr"6f8  
return l(t1, t2) op c.NAUe_3  
return l(t)[r(t)] '!Q[+@$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5<&<61[A  
8p PAEf  
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: qG~O] ($  
单目: return f(l(t), r(t)); c1Dhx,]ad  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lPx4I  
双目: return f(l(t)); 2&P'rmFm  
return f(l(t1, t2)); fLPB *y6  
下面就是f的实现,以operator/为例 3:S Ex;d+  
V}3.K\7  
struct meta_divide =7Nm= 5@  
  { P hn&hRAO  
template < typename T1, typename T2 > U|iSJ%K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]2tX'=X  
  { .vwOp*3\  
  return t1 / t2; =:5yRP  
} U+nwLxe'  
} ; .(3B}}gB>  
W4T>@ b.  
这个工作可以让宏来做: (3 B; V  
]W]Vkkg]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sgFpZk  
template < typename T1, typename T2 > \ E@t^IGD r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TVYO`9:CW  
以后可以直接用 ?. CA9!|   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @| r*yi  
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 Rh,*tS  
(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。。。) nIXq2TzJ  
RaG-9gujI  
YW}1Mf=_  
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 z[V|W  
.LdLm991,Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kE/>Ys@w  
class unary_op : public Rettype C S+6!F]  
  { {cC9 }w  
    Left l; [O9(sWL'  
public : )7:2v1Xr]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G{YLyl/9  
{b} ?I4)  
template < typename T > +d]}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u|B\@"0  
      { \O`B@!da~  
      return FuncType::execute(l(t)); hE+6z%A8  
    } %I[(`nb  
.-fJ\`^mi  
    template < typename T1, typename T2 > k$# @_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E WOn"   
      { &QLCij5:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hG; NJx-=R  
    } F< Qjoaz  
} ; wvsTP32]  
iiKFV>;t/  
(lT H EiX  
同样还可以申明一个binary_op ME{i-E4  
\2pJ ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > USJ4qv+-  
class binary_op : public Rettype hAKyT~[n0  
  { ,~%Qu~\  
    Left l; -7hU1j~I  
Right r; }[$C=|>  
public : ,RDxu7iT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  E~jNUTq  
=^O8 4Cp 6  
template < typename T > 3]M YH b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SO3WOR`3  
      { hPP+lqY[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _~fO8_vr  
    } v`bX#\It  
)%f]`<o  
    template < typename T1, typename T2 > DTsc&.29^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q^>$YY>F  
      { |s[m;Qm[ku  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kfM}j  
    } n-}.Yc  
} ; vUY?Eb[  
A<QYW,:|  
)k- 7mwkZ  
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 VNx}ADXu]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CSR 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /%=p-By<V  
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。 Y)?4OB=n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L*11hyyk  
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。。。 {>pB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O=G2bdY{,  
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) v5RS<?o  
下面是修改过的unary_op [P`Q_L,+  
#c./<<P5}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _T<ney}Y<  
class unary_op C5*j0}  
  { P2!@^%o  
Left l; wwmMpK}f  
  LPvyfD;Zy  
public : *.~hn5Y|?  
)j]S ;Mr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lb{~a_c  
m{I_E G  
template < typename T > 6^s]2mMfk  
  struct result_1  J<V}g v  
  { 76 #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yAi#Y3!::  
} ; p$0;~1vH  
6WzE'0Nyr  
template < typename T1, typename T2 > VgN`' iC`I  
  struct result_2 8~Rja  
  { =3^YKI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3-FS} {,  
} ;  Xb&r|pR  
qd%5[A  
template < typename T1, typename T2 > P)tXU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Vlfg51ob  
  { %]nLCoQh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 67~m9pk  
} [yf2_{*0T  
0@.$(Aqo(  
template < typename T > ph<Z/wlz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d]} 7]  
  { zZ[SC  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z: &"Ax  
} b^;19]/RW  
t9zPJQlT}  
} ; \#lh b  
hUxpz:U*  
^{zwIH2I]  
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 iS hB ^  
好啦,现在才真正完美了。 0/#XUX 4  
现在在picker里面就可以这么添加了: "mSDL:$  
 N_=7  
template < typename Right > F C2oP,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J<H$B +;qR  
  { m Wsegq4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7?]gUrE  
} jcYI"f"~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;_F iiBk7(  
r%&hiobMYs  
sYYg5vL9  
BT2[@qH|qF  
+wY3E*hU  
十. bind )Mi #{5z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T=ox;r  
先来分析一下一段例子 +7|Oy3s  
BO#fzq%  
fp:j~a>E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pW:U|m1dS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KJ.ra\F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ST'L \yebc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'B8fc-n  
我们来写个简单的。 +)qPUKb?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [t: =%&B  
对于函数对象类的版本: 3r%I *  
b,#cc>76\  
template < typename Func > Fu^^Jex  
struct functor_trait aEy_H-6f  
  { H]mY6D51"  
typedef typename Func::result_type result_type; eOZA2  
} ;  UY+~,a  
对于无参数函数的版本: +VAfT\G2  
3S_KycE{  
template < typename Ret > +G7A.d`V}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j &)|nK;}  
  { mucY+k1>g  
typedef Ret result_type; ]W5s!T_  
} ; *O$kF.3q  
对于单参数函数的版本: @>ONp|}@qI  
b! PN6<SI  
template < typename Ret, typename V1 > WLDt5R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %[B &JhT  
  { u8~.6]Ae  
typedef Ret result_type; ?$ Uk[  
} ; IgptiZ7~!  
对于双参数函数的版本: cJ&l86/l1  
*[.+|v;A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~*LH[l>K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R 7xV{o  
  { f]J?-ks  
typedef Ret result_type; !#f4t]FM`B  
} ; n)sK#C-VA  
等等。。。 tCI8 \~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WN?!(r<qA_  
shYcfLJ  
template < typename Func > N{q5E,}  
struct func_return '"GdO;}&  
  { 6:330"9  
template < typename T > 0 -=onX  
  struct result_1 ZZ]/9oiF%  
  { E$ F)z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KynQ <I/  
} ; 8W[QV  
:1hp_XfJb  
template < typename T1, typename T2 > -x:Wp*,  
  struct result_2 f2uog$H k  
  { IW$&V``v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oT\B-lx  
} ; ;}.jRmnJ  
} ; !}l)okQH<#  
",#rI+ el  
U%t:]6d&}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OAOG&6xu8  
f*NtnD=rJ  
template < typename Func, typename aPicker >   
class binder_1 b ?B"u^b!  
  { 8{4I6;e-  
Func fn; xZGR<+t  
aPicker pk; 6X7r=w  
public : }{bO ~L7  
PcM:0(,G  
template < typename T > >^+Q`"SN  
  struct result_1 o:f=dBmoX  
  { 7M3q|7 ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^ }U{O A  
} ; : b $ M  
;yBq'_e3  
template < typename T1, typename T2 > #y-OkGS ^  
  struct result_2 bsP:tFw>  
  { 0=t_ a]+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AH`tkPd  
} ; IR5 S-vO  
E+ JGqk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y0&w;P  
^%IKlj- E  
template < typename T > RNl%n}   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u'yePJTE  
  { [9[tn -  
  return fn(pk(t)); |pq z(j7  
} kYPowM  
template < typename T1, typename T2 > YRW<n9=3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jM2gu~  
  { oJ{)0;<~L  
  return fn(pk(t1, t2)); Z TjlGU `  
} ""d3ownKhw  
} ; 4) /tCv  
@ U}fvdft  
[GU!],Y  
一目了然不是么? qe`W~a9x  
最后实现bind cvn,&G -`  
|n01T_Z)P  
je_77G(F  
template < typename Func, typename aPicker > l*B;/ >nR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CSt6}_c!  
  { 1V FAfv%}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m4>v S  
} _$MoMg{uJH  
+ #S]uC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Kqhj=B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gAv?\9=a)W  
'ZL)-kbI  
十一. phoenix 9I]*T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d<`Z{"g NS  
{3_M&$jN  
for_each(v.begin(), v.end(), @zsr.d6Q  
( #/\FB'zC  
do_ x*Z"~'DI  
[ 4&$hBn=!  
  cout << _1 <<   " , " `\e@O#,^yI  
] G]QD6b9~  
.while_( -- _1), ;d?4phl -.  
cout << var( " \n " ) khjW9Aa8t  
) T(J&v|FK  
); gbXzD`WQ  
BCsW03sQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 90K&s#+13  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wy:.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2s|[!:L5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {P1W{|  
5OpK~f5  
Zt[ P kBi  
template < typename Cond, typename Actor > VdVca1Z  
class do_while ^hY<avi6s  
  { u'Mq^8  
Cond cd; +]5JXt^  
Actor act; )Je iTh^  
public : .!nFy`  
template < typename T > (Pvch!  
  struct result_1 %8S!l;\H5  
  { n+Fl|4  
  typedef int result_type; !Aj_r^[X`  
} ; ,lL0'$k~  
%S$P+B?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /SlCcozFL~  
R^%7|  
template < typename T > NBUM* Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @B+  
  { D$#=;H ,  
  do 0DS<(  
    { UL"Jwq D  
  act(t); -2% [ ]  
  } KZ/}Iy>As  
  while (cd(t)); |JuXOcr4  
  return   0 ; hb`b Q  
} A6TNtXk  
} ; 96MRnj*Y[  
`(*5yXC  
HbZ3QWP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /oe="/y6  
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。 b*?="%eE(  
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。 sNS! /  
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。 !{Y$5)Xh`]  
下面就是产生这个functor的类: $Iqt c)DA  
T][\wyLx1  
Q\ro )r  
template < typename Actor > 33"{"2==`  
class do_while_actor ;rd!kFd#bq  
  { x<9|t(  
Actor act; iwrdZLE  
public : sx*(JM}Be  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3&x_%R  
@kI^6(.  
template < typename Cond > Jw;J$ u!d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2E=E!Zwt_  
} ; < 8WS YZ  
s&8QRI.  
?z Ms;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lyv9eM  
最后,是那个do_ 1)%9h>F7  
?$=N!>P#  
)M'#l<9B  
class do_while_invoker }{]{`\  
  { $zxCv7  
public : U/0NN>V  
template < typename Actor > #t3j u^ |?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .\*\bvyCw  
  { Lrr6z05FQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); B6$s*SXNp  
} ]yCmGt+b  
} do_; SGjaH 8z  
-pa.-@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ) ,*&rd!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A+;]# 1y(D  
最后来说说怎么处理break和continue '<4OA!,^)  
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。 O{SU,"!y  
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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