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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P X9GiJN"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ej_>*^b  
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, :/rl \woA>  
n6AN  
ibzcO,c  
y]3`U UvXD  
  class filler _H{6{!=y  
  { &xhwx>C`K  
public : p\;\hHai  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ++9?LH4S4  
} ; DIsK+1  
-DVoO2|Dv  
)FLDCer  
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: PjwDth A1  
`'W/uCpl  
[z:.52@!  
^)J2tpr;]=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d_v]mfUF  
ko-3`hX`  
KU]co4]8^s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Za[ ?CA  
`ef C4#*!!  
"Wz8f  
n>t&l8g%g  
二. 战前分析 ni2GZ<1j  
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。 q fc:%ks2  
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 ye<b`bL2.  
GtuA94=!V&  
bEQy5AX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %rFR:w`{  
  /* --------------------------------------------- */ LDDg g u   
vector < int *> vp( 10 ); >m$jJlAv8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DB~3(r?K  
/* --------------------------------------------- */ +N6IdDN3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $ol]G`+  
/* --------------------------------------------- */ _+sb~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eeVDU$*e=  
  /* --------------------------------------------- */ /"+CH\) E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [c^!;YBp)  
/* --------------------------------------------- */ N F$k~r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QJ i5 H  
0Cg}yyOz  
h 8%(,$*  
7$"A2x   
看了之后,我们可以思考一些问题: "*U0xnI  
1._1, _2是什么? x5w5xw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &nV/XLpG  
2._1 = 1是在做什么? }}Zwdpo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |?cL>]t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =l)D$l  
3# g"Z7/  
@:dn\{Zsea  
三. 动工 k!Ym<RD%N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ir\P[A  
E ,kDy:  
Y9 /`w@"v  
|D% O`[k+  
template < typename T > $#z-b@s=B  
class assignment bmOK 8  
  { \DiAfx<Ub  
T value; _2-fH  
public : *5QN:  
assignment( const T & v) : value(v) {} bcR";cE  
template < typename T2 > adcH3rV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x/pX?k  
} ; B_uhNLd  
/~(T[\E<  
~hZr1hT6L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 exZgk2[0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A_!N,< -  
H9\,;kM)  
"u.'JE;j  
/Hs\`Kg"!  
  class holder I[6ft_*  
  { 8aqH;|fG}  
public : K/YXLR +  
template < typename T > _4f=\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UVd ^tg  
  { bMA0#e2  
  return assignment < T > (t); <e?1&56  
} *V`E)maU  
} ; p uZY4}b_  
3v91yMx  
mz2v2ma  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >vR7l&"  
tCR#TW+IY-  
  static holder _1; MpVZL29)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [t6Y,yo&h4  
_,<@II  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cq`!17"k  
而不用手动写一个函数对象。 uv&4 A,h  
qOTo p-  
j5gL 67B  
[$DI!%e|  
四. 问题分析 zNO,vR[\  
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。 ZBk br  
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。 aI\:7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {UFs1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dw-o71(1d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  nb\pBl  
!DM GAt\  
五. 问题1:一致性 ${5E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k|^YYi= xF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KY%LqcC  
(Fj"<  
struct holder ~c=F$M^"c  
  { 0<XxR6w  
  // ]&?8l:3-G  
  template < typename T > S-[S?&c`  
T &   operator ()( const T & r) const lt("yqBu  
  { g5;Ig  
  return (T & )r; kxLWk%V  
} U+Vb#U7;  
} ; >|pN4FS  
cX#U_U~d  
这样的话assignment也必须相应改动: #Ibpf ,  
8 KRo<  
template < typename Left, typename Right > Zg4kO;r08  
class assignment hK UK#xx  
  { ?sW}<8\  
Left l; Ov#G7a"  
Right r; d}2(G2z^  
public : 7lx]`u>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1=_Qj}!1  
template < typename T2 > 489xoP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G-TD9OgZ  
} ; %l3f .  
!A:d9 k  
同时,holder的operator=也需要改动: wzF%R {;  
P& h]uNu  
template < typename T > Q0%s|8Jc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i~LY  
  { cR=o!2O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `|<? sjY  
} )~CNh5z 6Y  
FEi@MJJ\e  
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。 !E6Q ED"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &W}6Xg(  
KJv[z   
return l(rhs) = r; TSH'OW !b  
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。 O Cn  ra  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `PT'Lakf;3  
_`. Q7  
template < typename Tp > !tSh9L;<O  
class constant_t d+nxvh?I8  
  { Nj.;mr<  
  const Tp t; l(HxZlHr  
public : TU*Y?D L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _h I81Lzq  
template < typename T > LvMA('4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pV`/6 }  
  { k3T374t1b  
  return t; D,()e^o  
} {mB!mbr  
} ; }S;A%gYm  
M}$Td_g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K,,'{j2#f  
下面就可以修改holder的operator=了 89m9iJ=  
?z0W1a  
template < typename T > x->+w Jm@s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }tQ^ch;Q  
  { d(K}v\3!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x2f=o|]D'  
} ,'n`]@0?\  
xX@9wNYD  
同时也要修改assignment的operator() FQ0PXYh  
MS]Q\g}U  
template < typename T2 > dsg-;*%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /CUBs!  
现在代码看起来就很一致了。 Bh&dV%'  
tNQACM8F;  
六. 问题2:链式操作 R7A:K]iJ5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6m@B.+1  
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。 Ed+jSO0  
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。 lx7]rkWo|a  
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。 g""Ep  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B}J0 d  
J06 D_'{  
template < typename T > yG;@S8zC  
struct result_1 i7e_~K  
  { ltKMvGEF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6`X}Z'4.Ox  
} ; i v.G  
B=%x#em  
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@k.4aS  
!="8ok+  
template < typename T > y&V'GhW!dd  
struct   ref bwa*|{R  
  { >uDC!0)R  
typedef T & reference; bq9/ d4  
} ; )iJv?Y\]  
template < typename T > D^}2ilk!  
struct   ref < T &> <`?%Cz AO  
  { Ir=G\/A  
typedef T & reference; +.gj/uy*  
} ; `lrNH]B  
r]U8WM3r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w&e3#p  
z6P~HF+&h  
template < typename T > *m2?fP\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q7I!wD9Cff  
  { 7GCxd#DJ  
  return l(t) = r(t); '<>?gE0Cd  
} ;/H/Gn+  
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。 rs,'vV-2\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hZw8*H^tP  
}Syd*%BR[  
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 N( f0,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QP<.~^ao  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3#Iq5vT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YABi`;R]'  
最后的布局是: V9Dq<y-y  
                Add D/=k9[b!  
              /   \ a}iP +#;  
            Divide   5 zFQm3!.  
            /   \ Zy.3yQM9i  
          _1     3 B*9?mcP\  
似乎一切都解决了?不。 u\"/EaQ{  
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。 d%RH]j4  
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。 9aX!<Z  
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: #$]8WSl  
]]e>Jym  
template < typename Right > xSDTO$U8%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wk{]eD%  
Right & rt) const LB[?kpy  
  { { `xC~B h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [KCR@__  
} ^+0>,-)F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Orz<%k.  
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。 X4+H8],)  
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。 SbQ:vAE*ho  
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。 V(g5Gn?  
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。 `5"3Cj"M  
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? 9m\Yi  
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: uKj(=Rqq  
 d^zuo  
template < class Action > wEN[o18{  
class picker : public Action m77 !i>V)  
  { G:@1.H`  
public : sk*vmxClY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i|xz  
  // all the operator overloaded `sg W0Uf  
} ; nwzyL`kF  
|>1#)cONW  
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。 Cs\jPh;"  
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: ;/kmV~KG  
H}q$6W E  
template < typename Right > bAy\Sr #/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \cf'Hj}  
  { dK0H.|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); awjAv8tPO!  
} ~)zxIO!  
`m #i|8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m&z(2yb1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '=eVem=  
fJ6Q:7  
template < typename T >   struct picker_maker REh\WgV!u  
  { URt+MTU[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /8<c~  
} ; S]Di1E^r;_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U3{4GmrT  
  { YK5(oKFN  
typedef picker < T > result; [=tIgMmz  
} ; ~|N,{GaL  
`U|zNizO  
下面总的结构就有了: 5:#|Op N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Pjxj$>&;*j  
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。 {B e9$$W,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RKM5FXX  
至此链式操作完美实现。 \ H#"  
a5/Dz&>j6  
2+b}FVOe\  
七. 问题3 >>"@ 0tO  
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。 ggm'9|  
lL 50PU  
template < typename T1, typename T2 > 8TK*VOf`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gvD*^  
  { kP5G}Bp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nLC5FA7<  
} JIHIKH-#  
Bk^o$3#  
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: F S$8F  
^~6gkS }  
template < typename T1, typename T2 > iq^;csyKb  
struct result_2 YW&`PJ9o  
  { }Z t#OA $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a.RYRq4o  
} ; &49WfctT  
dV16'  
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? .p?SPR  
这个差事就留给了holder自己。 YU!s;h  
    /Ahh6=qQY  
#&fu"W+D96  
template < int Order > ledr[)  
class holder; |`s:&<W+kp  
template <> bI_MF/r''  
class holder < 1 > @; I9e  
  { #!%zf{(C+  
public : @K}h4Yok  
template < typename T > %o{IQ4Lz#  
  struct result_1 TCIbPs E  
  { Pl-9FLJ  
  typedef T & result; "WO0 rh`  
} ; ?STO#<a  
template < typename T1, typename T2 > ]0MuXiR  
  struct result_2 p=zTY7L  
  { DsD? &:  
  typedef T1 & result; 0IP0z il  
} ; ?Zk;NL9  
template < typename T > @*- 6DG-f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Li$2 Gpc/  
  { KmM:V2@A$  
  return (T & )r; #6l(2d  
}  pn) {v  
template < typename T1, typename T2 > <P6d-+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & 9 c^9<F  
  { e=eip?p  
  return (T1 & )r1; DyA /!%g  
} A wk1d  
} ; i1A<0W|  
G007[|  
template <> ]VE3u_kR  
class holder < 2 > 7zJ2n/`m*  
  { T:9M|mD  
public : +Ar4X-A{y  
template < typename T > j]]5&u/l  
  struct result_1 H*P+>j&  
  { l~Ka(*[!U  
  typedef T & result; Dhfor+Epy  
} ; /=A@O !l  
template < typename T1, typename T2 > 2;3&&yK2b  
  struct result_2 {fX~%%c"  
  { G;ZN>8NB  
  typedef T2 & result; C8)Paop$  
} ; Wm5[+z|2?9  
template < typename T > w^YXnLLJG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |$ZS26aYw}  
  { L~by`q N_  
  return (T & )r; Wa.!eAe}  
} VGu(HB8n#  
template < typename T1, typename T2 > nn$^iw`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ _tK.m3  
  { !|]k2=+I  
  return (T2 & )r2; ,Mi'NO   
} /BvMNKb$$  
} ; TcJJ"[0  
F M YcZ+4  
rd$T6!I  
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> >。 d(R8^v/L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -vk/z+-^!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,# .12Q!  
JP {`^c  
return l(i, j) = r(i, j); jUR* |  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $ndBT+ i  
]Y76~!N  
  return ( int & )i; z7)$m0',?  
  return ( int & )j; :,R>e}lM  
最后执行i = j; fQg^^ZXe"  
可见,参数被正确的选择了。 zxx9)I@?A  
A&%7Z^Pp  
SkVah:cF-  
DB_oRr[oj  
(b&Z\?"  
八. 中期总结 W[]|Uu/%  
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: j \d)#+;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zy:q)'D=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K V?+9qa,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @Gw]cm  
6"}F KRR  
EM +! ph  
0b8=94a{>  
/Dt:4{aTOC  
ui|6ih$+  
九. 简化 T?=]&9Y'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 d7zZ~n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tx`^'%GMA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  CWYOzqf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qt"6~r!  
  +-*/&|^等 vk(I7  
2. 返回引用。 /l3Oi@\  
  =,各种复合赋值等 Gi$\th,  
3. 返回固定类型。 KZ^>_K&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wc"~8Ah  
4. 原样返回。 }j2t8B^&:  
  operator, D;+Y0B  
5. 返回解引用的类型。 w T_l>u  
  operator*(单目) 4 2-T&7k  
6. 返回地址。 NE) w$>0M  
  operator&(单目) xCT2FvX6  
7. 下表访问返回类型。 t U~q4$qqE  
  operator[] RF4B ]Gqd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :6EX-Xyj  
  operator<<和operator>> pm i[M)D  
/~fu,2=7  
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。 erTly2-SJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5xNOIOpDB  
a[sdYZ  
template < typename Left > S==0/  
struct value_return dXsL0r*c  
  { $-!7<a-  
template < typename T > AxTFV ot  
  struct result_1 o: > (Tv  
  { U-f8 D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?>vkY^/  
} ; ;<E?NBV^  
]rg-=Y k  
template < typename T1, typename T2 > n: {f\  
  struct result_2 IEJ)Q$GI#  
  { T xpj#JD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dWwb}r(ky  
} ; Ju;^^  
} ; ]_|%!/_  
"e>9R'y  
YWV)C?5x&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d0zp89BEn  
Bqk+ne  
下面我们来剥离functor中的operator() <+b~E,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !A|}_K1Cr  
JPj/+f  
return l(t) op r(t) _25PyG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u3 &# UN  
return op l(t) =_Z.x&fi  
return op l(t1, t2) @j%@Z  
return l(t) op q1r-xsjV=  
return l(t1, t2) op 9fM=5  
return l(t)[r(t)] P$^I\aGO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `(O#$n  
$,I@c"m{  
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: JEZ0O&_R  
单目: return f(l(t), r(t)); ;4v`FC>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,,)'YhG(  
双目: return f(l(t)); $I ,Np)i  
return f(l(t1, t2)); Ze[\y(K!  
下面就是f的实现,以operator/为例 Tpkt'|8  
G#uB%:)&0u  
struct meta_divide jC?l :m?  
  { EF=5[$ u  
template < typename T1, typename T2 > 07ppq?,y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) puEu)m^  
  { n}4q2x"  
  return t1 / t2; .O+,1&D5  
} &/otoAr(  
} ; _ph1( !H$  
nU#K=e =W  
这个工作可以让宏来做: Gs04)KJm<  
$h=v ;1"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vJx( lU`Y  
template < typename T1, typename T2 > \ (gcy3BX;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |&bucG=  
以后可以直接用 ?\X9Ei  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l%yQ{loTh  
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 jrttWT  
(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。。。) +#X+QG  
9]/:B8k  
>29c[O"[  
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 F^}d>2W(  
L}g#h+GP[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wW<u)|>ye  
class unary_op : public Rettype uX1{K%^<TW  
  { ,eqRI>,\  
    Left l; @XcrHnH9  
public : Ggv*EsN/cC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Z*)<[cIE0  
KXWz(L!1  
template < typename T > v`6vc)>8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !l6ht {  
      { ?D_}',Wx  
      return FuncType::execute(l(t)); :."+&gb  
    } yy3`E}vX7  
3 "Qg"\  
    template < typename T1, typename T2 > ?TmVLny  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %?S[{ 4A&  
      { v+<4?]EJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sdgI ,  
    } Az>r}*F Gr  
} ; Mdu\ci)lr  
,. <c|5R  
BcQw-<veu  
同样还可以申明一个binary_op X%7l! k[  
RYl\Q,#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `\=~ $&vjC  
class binary_op : public Rettype ~!%G2E!  
  { <si cldz  
    Left l; iI*qx+>f?  
Right r; 7|!Zx-}  
public : l#p?lBm1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <v\x<ul6  
rQPO+  
template < typename T > <0jM07\<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '68#7Hs.  
      { ;^)4u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [V5,1dmkI  
    } =xb/zu(  
vrvi] Y8  
    template < typename T1, typename T2 > h]VC<BD6S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xZQyH  
      { ,wyEo>>4)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r -uu`=,  
    } D<*) ^^  
} ; Q7mikg=1-  
ZA'0 q  
-KqMSf&9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hN!{/Gc|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^j1G08W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gxt6]+r  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !4YmaijeN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X7MA>j3m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T@n};,SQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [Qqss8a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ZiaFByLy  
下面是修改过的unary_op ,z+n@sUR:  
)E6E}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^Q!A4 qOQ  
class unary_op &u (pBr8B  
  { &nY#G HB  
Left l; O}6*9Xy  
  ydE}.0zN  
public : jd}~#:FUr*  
K>-01AGHL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0rAuK7  
Jl$ X3wE  
template < typename T > N4WX}  
  struct result_1 8N4E~*>C  
  { 3i9~'j;F3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jgfr_"@A  
} ; e&Z ?I2J  
=^)$my\C:  
template < typename T1, typename T2 > `t g=__D  
  struct result_2 aZo>3z;  
  { QS-X_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /In=u6D O  
} ; DYgz;Y/%l  
>;fn,9w  
template < typename T1, typename T2 > r[2*K 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sAF="uB  
  { F-D$Y?m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RXO5p d  
} D\pX@Sx,v[  
V7 hO}  
template < typename T > jk%H+<FU`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =n8M'  
  { 6ywO L'OBM  
  return OpClass::execute(lt(t)); M L7vP  
} +\>op,_9I  
>U]KPL[%  
} ; TA~ZN^xI  
k#8E9/ t@  
GB)< 5I  
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 w)/~Gn676  
好啦,现在才真正完美了。 y%<CkgZS  
现在在picker里面就可以这么添加了: NA#,q 8  
ZRFHs>0  
template < typename Right > 1_M}Dc+J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [4;G^{ bX  
  { zV"'-iP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <." @H<-`*  
} &@D\4b,?nm  
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。 z<9Llew^e  
'7.4!I0'  
 jQ-2SA O  
Na+h+wD.D  
!y$+RA7\  
十. bind VaO[SW^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !;Pp)SRzKG  
先来分析一下一段例子 Qm*XWo  
\\`(x:\  
akWOE}5#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lLU8eHf\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }!m}?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S{,|Fa^PPO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8K&=]:(  
我们来写个简单的。 9H+Q/Q*-a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }|Bs|$q  
对于函数对象类的版本: :b;`.`@KL_  
zqp>Xw  
template < typename Func > ^^*Ia'9   
struct functor_trait ZM [Z9/S8  
  { ciFqj3JS  
typedef typename Func::result_type result_type; 0(o.[% Ye  
} ; h]j>S  
对于无参数函数的版本: x]t$Zb/Uxa  
v'r)d-T   
template < typename Ret > ;f)AM}~^Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c Ze59  
  { kX+98?h-C  
typedef Ret result_type; aF>&X-2  
} ; 9VSi2p*  
对于单参数函数的版本: 'p[B`Ft3F  
r^ABu_u(`I  
template < typename Ret, typename V1 > 0: B%,n UM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sar1NkD#  
  { sFsf~|  
typedef Ret result_type; Xx\,<8Xn  
} ; e -b>   
对于双参数函数的版本: GH`y-Ul'K  
2)-4?uz~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?MS!t6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {P )O#  
  { YoWXHg!U  
typedef Ret result_type; /NxuNi;5  
} ; O9AFQ)u   
等等。。。 Ep3I*bQ Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aS~~*UHW  
[* @ +  
template < typename Func > ~Bi%8G  
struct func_return 2HF`}H)H  
  { flOXV   
template < typename T > R]0`-_T  
  struct result_1 FW{K[km^P  
  { '"'RC O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $KlaZ>D h  
} ; d$Y_vX<  
mmy/YP)  
template < typename T1, typename T2 > v7%}ey[  
  struct result_2 J|<C;[du>  
  { Np/vPaAk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {uJ"%  
} ; lr@w1*  
} ; </aQ  
t]?{"O1rC  
4vCUVo r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0f_A"K  
?TI]0)  
template < typename Func, typename aPicker > vG\ b `  
class binder_1 s_e*jM1  
  { m c{W\H  
Func fn; *vq75k$7  
aPicker pk; ,Z}ST|$u  
public : RL fQT_V  
/vu]ch  
template < typename T > q+cD  
  struct result_1 X8A.ag0Uu  
  { c c/nzB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "yj_v\@4  
} ; eC L_c>3!  
$RUK<JN$6  
template < typename T1, typename T2 > m_,Jbf  
  struct result_2 ]'$:Y   
  { 0G2Y_A&e**  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Kcjnl92i  
} ; 9}Ge@a<j  
s)KlKh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4t3>`x 7  
s!>9od6^  
template < typename T > ]Tg@wMgI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k!'+7K.  
  { MU\Pggs  
  return fn(pk(t)); #)]/wqPoW  
} mIqm/5  
template < typename T1, typename T2 > g:GywX W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZSyXzop  
  { |f!J-H)  
  return fn(pk(t1, t2)); &0fV;%N  
} ]'w5s dP  
} ; ?<Lm58p8  
]E'?#z.t  
!nlr!+(fV  
一目了然不是么? xEeHQ7J  
最后实现bind 7AWq3i{  
VJ_fA}U  
rS8\Vf]F  
template < typename Func, typename aPicker > UBk:B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R0LWuE%eD  
  { 1&<o3)L:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); axq~56"7E  
} MUGoW;}v )  
RDjw|V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EuImj#Zl  
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。 He}?\C Bo  
e4tC[6;  
十一. phoenix t%0c$c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lo5pn  
USHQwn)%  
for_each(v.begin(), v.end(), )jg*u}u 0  
( K_-m:P  
do_ hZ!kh3@:`  
[ "?lz[K>  
  cout << _1 <<   " , " OE Xa}K#  
] {2q0Ko<  
.while_( -- _1), 8eYEi  
cout << var( " \n " ) =tP^vgfQ  
)  + #E?)  
); /e*fsQ>M:  
#y[omla8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c h((u(G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5\w*W6y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <W)F{N?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MNb9~kM  
x$D^Bh,  
9yWf*s<  
template < typename Cond, typename Actor > ,^Q~w b!{  
class do_while %lGOExV%  
  { .kMnq8u  
Cond cd; !`1m.  
Actor act; O:pg+o&  
public : |v5 ge3-  
template < typename T > ~I%164B+/  
  struct result_1 ~(huUW  
  { lSO$Q]!9  
  typedef int result_type; YRr,{[e  
} ; 'mTY56Yq  
\ym^~ Q|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MX7Ix{  
.Dl ?a>I  
template < typename T > 3EY m@oZj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =5V7212  
  { MI^$df  
  do r<Cr)%z!  
    { j(]O$""  
  act(t); `wU['{=  
  } HW,v"  
  while (cd(t)); x?0K'  
  return   0 ; l^B4.1rT  
} )pT5"{  
} ; F]r'j ZL  
@TX@78fWz=  
)*{B_[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u%E8&T8,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U1pE2o-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p@uHzu7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b4bd^nrqV  
下面就是产生这个functor的类: MSeg7/MF  
=T&<z_L  
e84%Y8,0  
template < typename Actor > 9y;}B y  
class do_while_actor NA'45}fQ  
  { A#19&}  
Actor act; jw {B8<@s  
public : ->.9[|lIg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ",Vx.LV  
RWo7_XO  
template < typename Cond > I"x|U[*B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /j4G}  
} ; Mx`';z8~  
aX6}:"R2C  
6sQ;Z|!Pz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >~Tn%u<  
最后,是那个do_ i8-Y,&>V  
G/ ~gF7  
>A6W^J|[  
class do_while_invoker wy${EY^h  
  { ilHf5$  
public : L?N-uocT  
template < typename Actor > NCG;`B`i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 92A9gY  
  { #OM)71kB8  
  return do_while_actor < Actor > (act); =BE!  
} JoiGuZd>  
} do_; -T{2R:\{  
B@i%B+qCLv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nqUnDnP2c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q oi21mCn  
最后来说说怎么处理break和continue Yk|.UuXT  
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。 m*N8!1Ot  
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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