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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j 8)*'T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l{gR6U{e  
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, Kk,u{EA  
R=3|(R+kA  
+K s3  
"rrw~  
  class filler {PkR6.XhR  
  { q|}O-A*wa  
public : fR b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /:v}Ni"6nF  
} ; !sp`oM  
D_?dy4\  
82 dmlPwJC  
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: :NL[NbQYt  
#uV J  
?[|A sw1t  
"(iDUl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); / */"gz%  
#iQF)x| D  
'h@&rr@5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }G "EdhSl  
5IA3\G}+  
=w3cF)&  
1#*^+A E  
二. 战前分析 B@@tKn_CQ  
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。 =te4p@  
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 >@h#'[z,d  
*&tTiv{^  
iaJLIrl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H& $M/`  
  /* --------------------------------------------- */  6HPuCP  
vector < int *> vp( 10 ); LLFQ5py{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); * H~=dPC  
/* --------------------------------------------- */ Cd ]g+R}j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :*/g~y(fE  
/* --------------------------------------------- */ B6j/"x6N15  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A9KPU:  
  /* --------------------------------------------- */ Kf6 D)B 26  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )W6l/  
/* --------------------------------------------- */ <(_Tanx9Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {6O} E9  
P @J)S ?  
~xv3R   
;Ea8>  
看了之后,我们可以思考一些问题: dq%C~j{v  
1._1, _2是什么? })`z6d]3  
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。 r/@Wn  
2._1 = 1是在做什么? i8KoJY"  
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。 -GMaK.4 =  
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。 mHAfKB  
!xBJJ/K+|  
Y78DYbU.  
三. 动工 j;qV+Rq]t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t>OEzUd9  
vL;>A]oM2  
VT-%o7%N  
Dc* H:x;  
template < typename T > `e`DSl D>  
class assignment ,hr v  
  { "Ec9.#U/  
T value; aI=Q_}8-  
public : Nc HU)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4e?bkC  
template < typename T2 > H DD)AM&p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &EYoviFp  
} ; >j7]gi(  
t3g+>U_m  
w ~"%&SNN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E^gN]Z"O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s(ap~UCOw  
h6IO;:P)  
2.=G  
>6[d&SM6  
  class holder $-|$4lrS  
  { {2QP6XsJ  
public : 0~+*$W  
template < typename T > B'mUDW8\D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :>0,MO.^~K  
  { 6nJQPa  
  return assignment < T > (t); *YX5bpR?  
} (`_fP.Ogb  
} ; u.G aMl4 (  
FhPCFmmUT  
p-l FzNPc0  
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: WMW=RgiW\  
'/9q7?[E!  
  static holder _1; ;;m;f^]}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "'GhE+>Z  
G;J)[y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x%O6/rl  
而不用手动写一个函数对象。 s"J)Jc  
,t;US.s([.  
'/OQ[f=K  
)Z|G6H`c3  
四. 问题分析 yTn<5T[H  
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。 ^16zZ*  
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。 R#.H&#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S{v]B_N[M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RnU7|p{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FA;-D5=  
T$AVMVq  
五. 问题1:一致性 A|]#b?-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'x<oILOG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2`%a[t@M.  
hg:$H9\%  
struct holder K3UN#G)U  
  { C@\5%~tW+  
  // @$t\yBSK  
  template < typename T > ho B[L}<c  
T &   operator ()( const T & r) const nz'6^D7`r  
  { G<$8g-O;D  
  return (T & )r; @|sBnerE  
} ,!LY:pMK  
} ; Mu-kvgO`L  
Fq!_VF^r  
这样的话assignment也必须相应改动: H3`.Y$z  
r b\t0tg  
template < typename Left, typename Right > 2_6ON   
class assignment ,c0LRO   
  { C^5 V  
Left l; \x\N?$`ANc  
Right r; OB\ZT@l  
public : ]h&1|j1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O:a=94  
template < typename T2 > kM1N4N7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Cz$q"U  
} ; Lfdg5D5.P  
ij~-  
同时,holder的operator=也需要改动: CWRB/WH:  
 +Mhk<A[s  
template < typename T > %W2U$I5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f [.'V1  
  { RLL%l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A%7f;&x!  
} hW/Ve'x[  
(i1x<  
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。 H?a $o(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "frioi`a2  
-^(KGu&L&u  
return l(rhs) = r; 2K o]Q_,~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {&^PDa|nD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >3ZhPvE-p'  
6,M$TA  
template < typename Tp > ;+|Z5+7!6  
class constant_t GA/afc,V  
  { MxT&@pq  
  const Tp t; vdQ#C G$/  
public : INp:;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `4X.UPJ  
template < typename T > 5*-RIs! 2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &Td)2Wt  
  { c3ru4o*K  
  return t; :g' 'GqGZ  
} }&v-<qC^  
} ; HwZl"!;Mry  
HC1<zW[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nCp_RJu  
下面就可以修改holder的operator=了 O6 s3#iu  
b SgbvnJ  
template < typename T > ~k?wnw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /':64#'  
  { /'E[03I~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J~om e7L  
} #gT"G18/!  
NWPT89@l  
同时也要修改assignment的operator() ?6nB=B)/  
QT73=>^B  
template < typename T2 > =Ry8E2NuM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Fj2z$   
现在代码看起来就很一致了。 cQ1Axs TO  
-$:*!55:j  
六. 问题2:链式操作 a~a:mM > p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L-S5@;"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {X{S[(|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m&D I2he  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x{zZ%_F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YcclO  
0'.z|Jg=  
template < typename T > jF j'6LT9/  
struct result_1 iWC}\&i  
  { X am8h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `H>&d K|/  
} ; s3nt2$=:t  
0vX6n6G}  
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: -u<F>C  
z~tdLtcX  
template < typename T > "aI)LlyCY  
struct   ref i>[xN[U(  
  { :A!EjIL`#  
typedef T & reference; VS ;y  
} ; ~<O.Gu&"R  
template < typename T > m.`I}  
struct   ref < T &> y6-P6T  
  { )\VuN-d  
typedef T & reference; sJ^Ff  
} ; -64 ;P9:A>  
/wJ4hHY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $ BgaLJs/O  
3)LS#=  
template < typename T > a9.255  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XOQ0(e6  
  { f(eXny@Y  
  return l(t) = r(t); rP2h9Cb  
} X[H.t$w5A  
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。 7-n HPDp'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V9}\0joM  
dY0W=,X$7T  
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 3+d^Bpp4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: skan1wQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RMpiwO^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :<{ 15:1  
最后的布局是: qxAh8RR;/  
                Add *{k{  
              /   \ IDw`k[k  
            Divide   5 z"\w9 @W  
            /   \ &{glwVKV  
          _1     3 Qbjm,>H/^  
似乎一切都解决了?不。 1y6<gptx  
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。 htL1aQ.  
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。 )4s7,R  
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: !v=/f_6  
50Gu~No6  
template < typename Right > !\d~9H%`B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^>!&]@  
Right & rt) const *S}CiwW>/  
  { K0C"s 'q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k}E_1_S(  
} 0F![<5X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I+.U.e^gx  
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。 LEtGrA/%@b  
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。 ~,KrL(jC  
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。 %3TioM[B  
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。 .>[l@x"  
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? Cg~1<J?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: oq,nfUA  
ni2 [K`  
template < class Action > I0Allw[  
class picker : public Action fJ5mKN  
  { y4|<+9<7  
public : ^'tT_ gT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >@cBDS<6R  
  // all the operator overloaded 8%YyxoCH  
} ; GYb&'#F~t  
fK]%*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。 CMbID1M3  
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: |.yS~XFJS  
4I2:"CK06  
template < typename Right > G4'Ee5(o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lfCr `[!E  
  { ;/wH/!b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'm |T"Ym~  
} bo<.pK$  
IgwHC0W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !s/qqq:g  
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。 D4y!l~_,%M  
+HWFoK  
template < typename T >   struct picker_maker FNOsw\Bo  
  { jck(cc= R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {g`!2"  
} ; -~xQ@+./  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ia; osqW  
  { L >"O[@  
typedef picker < T > result; m{Uh{G$  
} ; n/*" 2  
qa@;S,lp  
下面总的结构就有了: 5Uy *^C7M^  
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。 UY({[?Se  
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。 F @Wi[K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <o3I<ci6  
至此链式操作完美实现。 FJ!`[.t1AU  
M;3q.0MU  
!T:7xEr  
七. 问题3 4Y3@^8h&=  
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。 xhho{  
q&&"8.w-  
template < typename T1, typename T2 > U&Atgv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U=j`RQ 9,  
  { "+qZv(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AX6:*aZB  
} ecH7")  
Kf(Px%G6K  
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: U,T#{  
iR{@~JN=)  
template < typename T1, typename T2 > hJ[keaO  
struct result_2 }1V+8'D  
  { JzCkVF$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZrNH:Z:5  
} ; et/l7+/'  
A['(@Bz#7~  
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? ;@gI*i N"  
这个差事就留给了holder自己。 cL.>e=x$  
    v^Fu/Y  
o%z^@Cq  
template < int Order > RL]$"  
class holder; Xg1TX_3Ml  
template <> dxZn| Y  
class holder < 1 > s m G?y~  
  { y,1U]1TP  
public : =HIKn6C<  
template < typename T > lB/ ^  
  struct result_1 gN(kRhp  
  { F g):>];<9  
  typedef T & result; N.]~%)K:{  
} ; EW4a@  
template < typename T1, typename T2 > IUh9skW5  
  struct result_2 ^2%)Nq;O  
  { 9{S$%D  
  typedef T1 & result; be_h uZ  
} ; PGxv4(%  
template < typename T > y0O e)oP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =^*EM<WG)  
  { ?y>v"1+  
  return (T & )r; a Iyzt  
} 0;=]MEk?  
template < typename T1, typename T2 > vlDA/( &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O tQ]\:p7  
  { vZS/? pU~~  
  return (T1 & )r1; ;"EDFH#W  
} SJLs3iz_)  
} ; "W4|}plnu  
Yh"9,Z&wiR  
template <> u6Ux nqNc  
class holder < 2 > #wvGS%  
  { 7J$rA.tu  
public : (M{wkQTO  
template < typename T > |d6/gSiF  
  struct result_1 ;O,&MR{;|n  
  { =)i^E9  
  typedef T & result; |FlB#  
} ; RhF< {U.  
template < typename T1, typename T2 > mKV31wvK}  
  struct result_2 pK_zq  
  { eL)m(  
  typedef T2 & result; ~mah.8G  
} ; 'aD"v>  
template < typename T > <j#IR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CV{ZoY  
  { :U'n0\  
  return (T & )r; VB8eGMo  
} &\6(iL  
template < typename T1, typename T2 > SLNOOEN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]0%{ IgB  
  { F`,bFQ  
  return (T2 & )r2;  myOW^  
} ^Dfqc-]  
} ; K~^o06 Y  
LSXsq}  
p`U#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~fcC+"7q/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lY,9bSF$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QP!;Gwqr  
1{cF/ :o  
return l(i, j) = r(i, j); lSd tw b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j 7O!uUQQ  
ff fWvf  
  return ( int & )i; v!<FeLW  
  return ( int & )j; -{d(~XIo  
最后执行i = j; f1o^:}5x  
可见,参数被正确的选择了。 SjJ$Oinc  
*(i%\  
r<P?F  
&js$qgY  
|6Iw\YU  
八. 中期总结 4{6,Sx  
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: o ?.VW/"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XJS^{=/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n36@&q+B&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tLdQO"  
ci 22fw0  
m<cv3dbZo  
Xfg?\j/  
^y|`\oyqwN  
=ty{ugM<  
九. 简化 V!+<  
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。 2AxKB+c1`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v Oo^H  
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: P$clSJW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?&U~X)Q  
  +-*/&|^等 @fVz *  
2. 返回引用。 K3rsew n  
  =,各种复合赋值等 6BXZGE  
3. 返回固定类型。 Y~lOkH[z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pg<c vok  
4. 原样返回。 P{2ED1T\  
  operator, $3970ni,?O  
5. 返回解引用的类型。 ~1,$  
  operator*(单目) = P$7 "  
6. 返回地址。 oVfRp.a  
  operator&(单目) =fhRyU:C[z  
7. 下表访问返回类型。 << YH4}wZ  
  operator[] 4Xv."L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |oR{c%z05  
  operator<<和operator>> brF) %x`  
nnd-d+$  
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。 0? KvR``Aj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YQO9$g0% ~  
\[B#dw#  
template < typename Left > i(q a'*  
struct value_return O G7U+d6  
  { v}^uN+a5  
template < typename T > v?DA>  
  struct result_1 "(\]-%:7  
  { Q 9JT6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  /zir$  
} ; ( M3-S5   
5* ~E dT  
template < typename T1, typename T2 > 0{Zwg0&  
  struct result_2 = o1&.v2j  
  { nC9x N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D r6u0rx8  
} ; lOIf4  
} ; Nb>C5TjR  
hN;$'%^  
Thp!X/2O`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8&#)}A}x  
^p\n/#B  
下面我们来剥离functor中的operator() M>jk"*hA|  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  JU=4v!0  
%w/:mH3FA  
return l(t) op r(t) K!!#";Eo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;@[ax{ J  
return op l(t) If@%^'^ON=  
return op l(t1, t2) r$!  
return l(t) op re@OPiXa v  
return l(t1, t2) op \e?w8R.6w^  
return l(t)[r(t)] G`u";w_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $n<X'7@0  
z'Fu} ho  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: F4&`0y:  
单目: return f(l(t), r(t)); 'd<1;Ayw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FK,YVY  
双目: return f(l(t)); `g(r.`t^  
return f(l(t1, t2)); M/8EaQs}  
下面就是f的实现,以operator/为例 r@H7J 5<Y-  
cbX  <  
struct meta_divide KMV&c  
  { j"P}Wn  
template < typename T1, typename T2 > 4Mj cx.21  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p+{*&Hm5  
  { hKQg:30<  
  return t1 / t2; m<:g\_<  
} J|WkPv2  
} ; Uv=hxV[7y  
|-vn,zpe  
这个工作可以让宏来做: f9b[0L  
X&|y|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /A%31WE&1  
template < typename T1, typename T2 > \ DI:"+KMq{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; roWg~U(S  
以后可以直接用 o~p%ODH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6^Ax3# q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IdL~0;W7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  ZG-[Gz  
ZfWF2%]<  
X}j_k=,C  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dWDf(SS  
}!5+G:JAh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]1i1_AR'`  
class unary_op : public Rettype XZ1<sm8t."  
  { UP e@>  
    Left l; |gJI}"T  
public : <a$'tw-8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uI_h__  
7V7iIbi  
template < typename T > .s>PDzM $  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w!/se;_H+w  
      { .c2Zr|X  
      return FuncType::execute(l(t)); ZHOh(  
    } tCP;IU$  
DTSK*a`  
    template < typename T1, typename T2 > CXhE+oS5z'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4qLH3I[Y  
      { pksF| VS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )\Ay4 d  
    } JnZlz?}^  
} ; pe7R1{2Q_s  
YWUCrnr  
hG%J:}  
同样还可以申明一个binary_op }SF<. A  
c/ABBvd|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !$^LTBOH3  
class binary_op : public Rettype :=^_N}  
  { VT`C<'   
    Left l; 9~C$C  
Right r; :7Smsc"B!  
public : y6 _,U/9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nh/B8:035  
"yc_*R(pU  
template < typename T > CLX!qw]@ +  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >ay% !X@3"  
      { K\vyfYi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z{J{6j  
    } C*1,aLSw  
$ -n?q w  
    template < typename T1, typename T2 > Wk&g!FR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )M(-EDL>Qk  
      { 2K&5Kt/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SLMnEtyTS  
    } Hwm] l`E]  
} ; mtg3}etA  
>YW_}kd  
y72=d?]W  
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 &^!vi2$5}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q+/7v9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [qGj*`@C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lZ` CFZR0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a jyuk@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TbPTgE *  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tHV81F1J  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b63tjqk  
下面是修改过的unary_op NU?05sF  
12MWO_'g8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MehMhHY  
class unary_op wnoL<p  
  { V:vYS  
Left l; UL   
  xsIuPL#_  
public : XAf,k&f3  
uzpW0(_i3a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QCvz|)  
",gWO 8T  
template < typename T > tE]0 #B)D<  
  struct result_1 MTxe5ob`$Q  
  { y.'5*08S0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %qf ?_2v  
} ; W8R"X~!V  
+)eI8o0#  
template < typename T1, typename T2 > P,/=c(5\}  
  struct result_2 ) FnJLd  
  { Y^~Dr|5%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )k}UjU`!  
} ; >SR! *3$5  
chr^>%Q_  
template < typename T1, typename T2 > D[ -Gzqh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p Y[dJxB  
  { 7 P$>T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xJ18M@" j  
} i{ " g 7  
:n} NQzs  
template < typename T > |wFfVDp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m$X0O_*A  
  { qz .{[ l  
  return OpClass::execute(lt(t)); +7]]=e<[E  
} g~i%*u,Y<  
+jPs0?}s  
} ; [9S?  
zJ2dPp~u  
 aX'R&R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w`")^KXi  
好啦,现在才真正完美了。 e MT5bn  
现在在picker里面就可以这么添加了: @ !UuK;  
]a}K%D)H  
template < typename Right > nA#FGfZ{Ge  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *$eMM*4  
  { sD[G?X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Fuuy_+p@G  
} W"a%IO%'  
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。 3+j!{tJ z2  
a$r<%a6  
L(bYG0ZI5C  
"DniDA  
j(|9>J*,~G  
十. bind /Dl{I7W   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _RHB ^y;-  
先来分析一下一段例子 zFn-V EJ)  
)Zcw G(o0  
>*A"tk#oR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AD ,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y@'m D*z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G2A^+R0\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5#|f:M]Bo|  
我们来写个简单的。 ]N\J~Gm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -9Ll'fbq  
对于函数对象类的版本: #@#/M)  
EqV]/0-\  
template < typename Func > dP0%<Q|  
struct functor_trait QX]~|?q  
  { M+akD  
typedef typename Func::result_type result_type; l^B PTg)X@  
} ; C{r Sq  
对于无参数函数的版本: ,o3{?o]s  
;6T>p  
template < typename Ret > X<OOgC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {O4y Y=G  
  { g=T !fF=  
typedef Ret result_type; <]jKpJ{3N  
} ; #@*;Y(9Ol  
对于单参数函数的版本: X \1grM  
w[bhm$SX]B  
template < typename Ret, typename V1 > ^HYrJr$y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yv@td+-"D  
  { sSM^net0  
typedef Ret result_type; ^` 96L  
} ; 8N8N)#A[  
对于双参数函数的版本: oY#62&wk4  
|N{?LKR %  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zuq7 x7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :slVja$e  
  { -/k;VT|  
typedef Ret result_type; ]~!jf  
} ;  yO7xAb  
等等。。。 iL%Q@!ka  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m3cO { 1I  
23F<f+2S  
template < typename Func > 01 vEt  
struct func_return J(%Jg  
  { 9 2e?v8  
template < typename T > Od?M4Ed(  
  struct result_1 Hkcr+BQ  
  { <K$X>&Ts  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kFJ sB,2-  
} ; errT7&@,A  
Zr&~gXmVS  
template < typename T1, typename T2 > jP]I>Tq  
  struct result_2 3kl<~O|Fs  
  { f^tCD'Vmi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IwE{Zvr  
} ; <0Mc\wy  
} ; 0nh;0Z  
UJqDZIvC  
vbDSNm#Yv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +, SUJ|  
ugZ-*e7  
template < typename Func, typename aPicker > HW{si]~q  
class binder_1 D 2U")g}U  
  { DH#n7s'b  
Func fn; $qoh0$  
aPicker pk; X"S-f; b#  
public : jK[~d Y  
% |6t\[gn  
template < typename T > cWd\Ki  
  struct result_1 PWwz<AI+  
  { ]w3-No  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !zhg3B# p  
} ; )CYm/dk  
)4[Yplo  
template < typename T1, typename T2 > U_-9rkUa  
  struct result_2 Yt 9{:+[RK  
  { 0={@GhjApL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [@l:C\2  
} ; ^[7ZBmS  
^x! N]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jkPye{j  
muAI$IRR   
template < typename T > 0I8w'/s_g9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rQ^X3J*`  
  { y?ps+ce93  
  return fn(pk(t)); OZ/P@`kN.f  
} Pl@3=s!~>~  
template < typename T1, typename T2 > f{b$Y3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z*Sa%yf  
  { c k$ > yk  
  return fn(pk(t1, t2)); i|z=q  
} DrG9Kky{  
} ; O#}'QZd'  
i; 8""A  
-P+@n)?T6  
一目了然不是么? CaSoR |  
最后实现bind Ya#,\;dTT  
6' 9ITA  
o3_dHbdI  
template < typename Func, typename aPicker > sHk,#EsKH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'nK(cKDIG  
  { WBo|0(#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .>5KwEK~  
} '7+e!>"  
/[[_}\xI%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rmX'Ym9#  
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。 ]BY^.!Y  
H nKO  
十一. phoenix `^rN"\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =~)J:x\F  
X+'z@xpj  
for_each(v.begin(), v.end(), NTnjVU }  
( Km5#$IiP;  
do_ Js`xTH'  
[ *5SOXrvhu6  
  cout << _1 <<   " , " "T*Sg  
] 20 j9~+  
.while_( -- _1), o\_@4hXf  
cout << var( " \n " ) IZ<d~ [y  
) 9t 3mU:  
); 7^{M:kYC!  
$6W o$c%  
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: o%!8t_1mR  
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 :# 1d;jx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DNARe!pK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kt(Z&@  
:UjF<V  
PT9,R^2T!  
template < typename Cond, typename Actor > C~16Jj:v  
class do_while =%p%+F@RlW  
  { X[Lwx.Ly8  
Cond cd;  mN>7vJ  
Actor act; eR'Df" +  
public : nUAoPE  
template < typename T > $=7'Cm ?  
  struct result_1 %i7bkdcwk  
  { J! ;g.q  
  typedef int result_type; '6^20rj  
} ; v6gfyGCJ  
D1&%N{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P'.M.I@  
bB|UQaCl  
template < typename T > c:  /Wk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `$IuN *  
  { `m6>r9:  
  do 2>l =oXq  
    { ~$#"'Tl4J  
  act(t); (dOC ^i  
  } 1_D|;/aI  
  while (cd(t)); QZcdfJck=+  
  return   0 ; ]9xuLJ)  
} '@Zau\xC  
} ; B8+J0jdg6%  
q Ee1OB  
8.-0_C*U;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RC_w 1:h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OYw~I.Rq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4!'1o`8vs  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c7$L:  
下面就是产生这个functor的类: $T\W'W R>  
[@!.(Hp  
D& Xh|}2A  
template < typename Actor > q[6tvPfkX  
class do_while_actor H%,jB<-.A  
  { P\;L#2n  
Actor act; L5%t.7B  
public : j2V"w&>b}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gy|L!_1Z8  
QXXB>gOY5  
template < typename Cond > s}MD;V&0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1Sk=;Bic  
} ; l(-We.:(  
C- Aiv@@<=  
:]EAlaB4Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ].W)eMC*c(  
最后,是那个do_ wVSM\  
=x9SvIm/tH  
{H]xA3[]  
class do_while_invoker h28")c.pH=  
  { ZLsfF =/G  
public : "7v/ -   
template < typename Actor > a;=)`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AJk0jh\.j%  
  { ao4"=My*G  
  return do_while_actor < Actor > (act); >s 4"2X  
} U(lcQC`$  
} do_; ~U] "dbQ  
wul$lJ?tE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K? ;_T$^K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T&M*sydA  
最后来说说怎么处理break和continue ?C( ' z7  
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。 ) >_xHc?  
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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