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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +A?U{q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O)r4?<Q  
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, =fFP5e ['  
sdw(R#GE  
=]0&i]z[.  
Se =`N  
  class filler "oO%`:pb  
  { ][Rh28?I{  
public : R~ q]JSIC@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |Ds1  
} ; -m~#Bq  
PALc;"]O  
oe-\ozJ0  
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: WdbedU~`Q  
.3Oap*X  
a<bwzX|.  
\z(gqkc 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JY(WK@  
Qd3 j%(  
P71Lqy)5}A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0YDR1dO(*  
*VT/  
</*6wpN  
XU(eEnmo m  
二. 战前分析 Q>i^s@0  
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。 k~nBiV  
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 k~w*W X'  
]~3V}z,T*  
-6B4sZpzD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r mg}N  
  /* --------------------------------------------- */ 7J<5f)  
vector < int *> vp( 10 ); QhJiB%M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8 v%o,"  
/* --------------------------------------------- */ &^Q/,H~S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c\AfaK^KF  
/* --------------------------------------------- */ ;u)I\3`*!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $*fMR,~t&  
  /* --------------------------------------------- */ |@4' <4t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7hPY_W y  
/* --------------------------------------------- */ zy }$i?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v`1M[  
p0vVkdd  
?gGHj-HYJ  
:"/d|i`T  
看了之后,我们可以思考一些问题: )\$|X}uny&  
1._1, _2是什么? B tcy)LRk  
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。 /IMFO:c  
2._1 = 1是在做什么? 0n{=%Q  
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。 h~zT ydnH  
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。 Ig>(m49d  
E r?&Y,o  
%1+4_g9  
三. 动工 (SAs-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Rnq7LGy  
)+9Uoe~6  
qlPT Ll  
<wD-qTW  
template < typename T > [/8%3  
class assignment S30%)<W  
  { 0<@@?G  
T value; (n_/`dP  
public : 'TB2:W3  
assignment( const T & v) : value(v) {} _X x/(.O  
template < typename T2 > kE1TP]|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } * r7rZFS  
} ; '6%2.[ o  
IW] rb/H  
ysY*k`5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lL0APT;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IJcsmNWm  
\qJXF|z<K  
d8P^lv*rQW  
|P?*5xPB  
  class holder AFwdJte9e  
  { uQKT  
public : YPI-<vM~  
template < typename T > O0H.C0}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O?#7N[7  
  { b@hqz!)l`  
  return assignment < T > (t); 88$8d>-  
} :gFx{*xN/9  
} ; $/Uq0U  
 a0)QH  
!R`{ TbN  
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: ~*];pV]A[  
$6R-5oQ  
  static holder _1; 5]:U9ts#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }i&/ G +_  
X|]A T9W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sc#qwQ#  
而不用手动写一个函数对象。 M kXmA`cP  
3F^Q51:t  
W ]8 QM1$  
Q S;f\'1bb  
四. 问题分析 SiN0OB  
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。 h^P#{W!e\  
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。 {Ou1KDy#)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XfIJ4ZM5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LCV(,lu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xne1gms  
dft!lBN  
五. 问题1:一致性 BDQsP$'6QT  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /Z}}(6T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +D*Z_Yh6  
>9Vn.S  
struct holder }4X0epPp;:  
  { ]7c=PC  
  // R`-S/C  
  template < typename T > MVUJD{X#  
T &   operator ()( const T & r) const <b*DQ:N  
  { A?OQE9'  
  return (T & )r; &_8 947  
} }"%N4(Kd  
} ; <(#ej4ar,  
~v6D#@%A  
这样的话assignment也必须相应改动: |CbikE}kL  
@BMx!r5kn  
template < typename Left, typename Right > goWuw}?  
class assignment \cM2k-  
  { lr&a;aZp  
Left l; lPAQ3t!,  
Right r; =($xG#g`  
public : ,|/f`Pl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cPQiUU~W@  
template < typename T2 > YtLt*Ig%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 86a\+Kz%%L  
} ; W[r>.7>?h  
E' uZA  
同时,holder的operator=也需要改动: 8zq=N#x  
[{/jI\?v  
template < typename T > #,'kXj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lH~[f  
  { *lJxH8\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J] r^W)O  
} bpa?C  
<(!:$  
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。 &5!8F(7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZSo)  
 e]$s t?  
return l(rhs) = r; o^wqFX(Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X2"/%!65{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >/6 _ ^  
dqcL]e  
template < typename Tp > @>7%qS  
class constant_t WTiD[u  
  { V0Hj8}l;M  
  const Tp t; iH'p>s5L  
public : iK;XZZ(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w&.a QGR#  
template < typename T > M D#jj3y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AQ^u   
  { a$fnh3j[  
  return t; #4;wjcGWw  
} :Llb< MY2  
} ; )QJUUn#  
(**oRwr%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]eV8b*d6  
下面就可以修改holder的operator=了 K:WDl;8 (d  
'Z]w^<  
template < typename T > g 0E'g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QTnP'5y  
  { ,`sv1xwd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aDN` 6[  
} y>ktcuML  
Pc]HP  
同时也要修改assignment的operator() MWh6]gGs  
0tJ Z4(0  
template < typename T2 > 3__-nV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *yGGBqd  
现在代码看起来就很一致了。 wdoR%b{M  
bhs _9ivw  
六. 问题2:链式操作 c[s4EUG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  WfRXP^a  
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。 *OQ2ucC8j  
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。 &9>vl*  
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。 H6gSO(U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -7|H}!DFT  
Fs^Mw g o  
template < typename T > A<fG}q1#  
struct result_1 DIUjn;>k8  
  { [KQ6Ta.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oD@7 SF  
} ; N)Z?Z+ }h  
:2)/FPL6  
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: EEL,^3KR  
BLJj(-  
template < typename T > +W+|%qM,\  
struct   ref {Hk}Kow  
  { `wU!`\  
typedef T & reference; q75s#[<ap  
} ; Yoll?_k+  
template < typename T > x$(f7?s] 1  
struct   ref < T &> 8a"%0d#  
  { xe$_aBU  
typedef T & reference; ft Wv~Eh  
} ; EB|}fz  
S5EK~#-L[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?Ss!e$jf  
]J]h#ZHx  
template < typename T > {(?4!rh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pmYHUj #  
  { !Xw5<J3L-  
  return l(t) = r(t); (C)p9-,  
} 3T0"" !Q  
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。 f|oh.z_R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f`66h M[  
)BfAw  
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 z([</D?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r:TH]hs12+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wwcBsJ1{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^LzF@{ G  
最后的布局是: _h1mF<\ X^  
                Add 7Fsay+a  
              /   \ G  .4X'  
            Divide   5 ] @fk] ]R  
            /   \ |(^PS8wG  
          _1     3 11;zNjD|  
似乎一切都解决了?不。 J<lO= +mg  
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。 Y\'}a+:@Ph  
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。 P0jtp7)7  
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: Fv`,3aNB  
sW8dPw O  
template < typename Right > "tpSg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `5Zz5V  
Right & rt) const T^]}Oy@e,J  
  { Nmh*EAJSy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B4 }bVjs  
} he hFEyx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [z9Z5sLO  
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。 0+b1vhQ  
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。 }\k"n{!"  
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。 -d:Jta!}{  
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。 !jR=pIfq  
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? Jxm.cC5z.  
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: y"wShAR  
-A!%*9Z  
template < class Action > S|+o-[e8O  
class picker : public Action ,s;Uf F  
  { k"w"hg&e  
public : t\ewHZG"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v|2T%y_ u  
  // all the operator overloaded =w0R$&b&  
} ; 8)I^ t81  
3? +Hd  
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。 lnR{jtWP  
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: 6)Lk-D  
Pgea NK5Y  
template < typename Right > H7:] ]j1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VP]%Hni]  
  { C;urBsC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u;c?d!E  
} HHsmLo c4  
Z?QC!bWb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s->^=dy  
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。 [cp+i^f  
o " #\ >  
template < typename T >   struct picker_maker 92KRb;c  
  { }`~+]9 <   
typedef picker < constant_t < T >   > result; | %Vh`HT  
} ; XOS[No~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kZ3ThIk%  
  { g}',(tPMZ  
typedef picker < T > result; ~Jz6O U*z  
} ; ixD)VcD-f  
S^\Vgi(  
下面总的结构就有了: /t"3!Z?BOv  
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。 _aT5jR=  
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。 E~oOKQ5W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y0 -n\|  
至此链式操作完美实现。 @I!0-OjL  
)Z9>$V$j  
,01"SWE  
七. 问题3 ?.;c$'  
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。 e**qF=HCw  
[HZv8HU|  
template < typename T1, typename T2 > |# 2.Q:&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0KOgw*>_  
  { ,DkNLE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W:L AP R  
} WI-1)1t  
'1s0D]  
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: :Fvrs( x  
r\V ={p  
template < typename T1, typename T2 > NHZz _a=  
struct result_2 s,&Z=zt0R  
  { JnM["Q=`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v^ V itLC  
} ; :G%61x&=Zc  
$ gS>FJ  
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? }Kbb4]t|"  
这个差事就留给了holder自己。 B ,epzI  
    v z '&%(  
;@|n @ax  
template < int Order > 81 sG  
class holder; SKsKPqz  
template <> wD'SPk5S?  
class holder < 1 > Z}Ft:7   
  { DN57p!z  
public : o:Sa, !DK  
template < typename T > Fy-t T]Q9  
  struct result_1 HRfYl,S,  
  { wEvVL  
  typedef T & result; ?+}_1x`  
} ; 'AS|ZRr/  
template < typename T1, typename T2 > xYpd: Sm  
  struct result_2 k_nql8H  
  { E#N|w q  
  typedef T1 & result; ZX./P0  
} ; `&ckZiq  
template < typename T > .5ha}=z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p4 ^yVa  
  { n]o<S+z  
  return (T & )r; %aVq+kC h  
} x-&@wMqkc  
template < typename T1, typename T2 > |H+UOEiv,p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8NAON5.!  
  { ZeaA%y67U  
  return (T1 & )r1; cB}D^O   
} 4)urU7[ &)  
} ; ={@6{-tl  
<1${1A <Wa  
template <> [j/9neaye  
class holder < 2 > N~zdWnSZ@G  
  { #fn)k1  
public : ,M ^<CJ  
template < typename T > @O^6&\s>  
  struct result_1 dE{dZ#Jfi  
  { )W _v:?A9  
  typedef T & result; |"CZT#  
} ; nazZ*lC  
template < typename T1, typename T2 > Gm^U;u}=f  
  struct result_2 EaY?aAuS:  
  { kzUIZ/+ZL,  
  typedef T2 & result; EDl!w:  
} ; 9gK` E  
template < typename T > M\Ye<Tk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HJ[cM6$2  
  { B !L{  
  return (T & )r; rlSeu5X6  
}  < !C)x  
template < typename T1, typename T2 > ['tY4$L(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SP_75BJ  
  { R=2FNP  
  return (T2 & )r2; ,G?WAOy,  
} h_,i&d@(  
} ; j@3Q;F0ba  
r1{@Ucw2  
">,|V-H  
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> >。 ag;pN*z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jZkcBIK2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?ri?GmI|  
2E)-M9ds  
return l(i, j) = r(i, j); 9ZsVy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Nkth>7*  
a:OQGhc=  
  return ( int & )i; ~1AgD-:Jz  
  return ( int & )j; `MN4uC  
最后执行i = j; ,77d(bR<  
可见,参数被正确的选择了。 CXx*_@}MU  
u$Jz~:=,  
,pQZ@I\z  
dhf!o0'1M  
x,@B(9No  
八. 中期总结 Zbt.t] N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: '9Xu p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vl=l?A8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @&3EJ1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -[9JJ/7y  
`*cxH..  
3-qr)h  
!v_|zoCEj  
Ru!iR#s)!  
*:LK8U  
九. 简化 x$.^"l-vX  
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。 :B5Fdp3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :tB1D@Cb6  
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: iDz++VNV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /}fHt^2H  
  +-*/&|^等 {{D)YldtA  
2. 返回引用。 *-=(Q`3  
  =,各种复合赋值等 bL+_j}{:N  
3. 返回固定类型。 f<fXsSv(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l \!fj#  
4. 原样返回。 mCsMqDH  
  operator, .*?wF  
5. 返回解引用的类型。 I7vz+>Jr  
  operator*(单目) ):68%,  
6. 返回地址。 M2>Vj/  
  operator&(单目)  +yH7v5W  
7. 下表访问返回类型。 z2_*%S@  
  operator[] "ESwA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ky!Y"   
  operator<<和operator>> pnowy;  
%G_B^p4  
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。 r?lf($ D*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HJLG=mU  
G )trG9 .a  
template < typename Left > gx8ouOh  
struct value_return oWim}Er=  
  { FxtQXu-g  
template < typename T > F|o:W75  
  struct result_1 j_!F*yul  
  { 7{)G_?Q&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L_uVL#To  
} ; NMa}{*sQ  
:I j{s  
template < typename T1, typename T2 > g1/[eoZzk  
  struct result_2 tqvN0vY5  
  { D9 CaFu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J6s`'gFns  
} ; qo90t{|c  
} ; 'KS,'%  
nQX:T;WL@  
uD$u2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8 S:w7Hr  
&Fzb6/  
下面我们来剥离functor中的operator() @uqd.Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?wiC Q6*$  
b8`)y<7  
return l(t) op r(t) &I+5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G_3O]BMKd)  
return op l(t) iZ3IdiZ  
return op l(t1, t2) /7nb,!~~l  
return l(t) op G~^r)fm_  
return l(t1, t2) op fo*2:?K&  
return l(t)[r(t)] H1pO!>M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QuF:p  
hLd^ agX  
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: TluW-S  
单目: return f(l(t), r(t)); L3u&/Tn2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LEbB(x;@  
双目: return f(l(t)); BOb">6C  
return f(l(t1, t2)); JgKO|VO  
下面就是f的实现,以operator/为例 xjuN-  
?*G|XnM&  
struct meta_divide ]_mb7X>  
  { lk^Ol&6  
template < typename T1, typename T2 > ~:rl=o}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k$z_:X  
  { (Y.k8";)`  
  return t1 / t2; G\/zkrxmv  
} Zw 26  
} ; IXMop7~  
~rE|%o  
这个工作可以让宏来做: LvH 4{B  
=V, mtT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =t#llgi~  
template < typename T1, typename T2 > \ 'NXN& {  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?/wm(uL  
以后可以直接用 )0.kv2o.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T6y\|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 'Vzp2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  acajHs  
[i21FX  
`quw9j9`C\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 L:KF_W.I+  
G}9Jg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~WeM TXF>y  
class unary_op : public Rettype fy>{QC\  
  { u:6Ic)7'  
    Left l; 59LZv-l  
public : )al]*[lY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VZp5)-!\  
!_]Y~[  
template < typename T > O@T9x$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /kZebNf6H  
      { Dzpq_F!;V  
      return FuncType::execute(l(t)); z\\[S@>pt  
    } gD-d29pQ  
.9/ hHCp  
    template < typename T1, typename T2 > rT=rrvV3g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {g'(~ qv  
      { <prk8jSWV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OZb-:!m*  
    } p,EQ#Ik  
} ; 9%o 32eo,3  
+xh`Q=A  
L4@K~8j7  
同样还可以申明一个binary_op B?eCe}*f;B  
zq 3\}9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }kw#7m54  
class binary_op : public Rettype @+&LYy72  
  { x 77*c._3v  
    Left l; !{+,B5 Hc  
Right r; t >L2  
public : sNbxI|B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JinUV6cr  
s$zLiQF;  
template < typename T > b <tNk]7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >2Y=*K,:  
      { ]{;gw<T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $g^@AdE%  
    } aj-Km`5r}  
k%]3vRo<  
    template < typename T1, typename T2 > YU'k#\gi*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *^pR%E .  
      { w49t9~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fx]WCQo  
    } #>a\>iKQ2q  
} ; J@/kIrx  
[7:,?$tC  
*l(7D(#  
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 y B81f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~T"Rw2v b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H9Gh>u]}  
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。 RF?`vRZOe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D5gFXEeh  
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。。。 s-NX o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eFB5=)ld  
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) .97])E[U  
下面是修改过的unary_op [@_Jj3`4  
cRC6 s8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +X\FBvP&  
class unary_op dUD[e,?  
  { WSP I|#Xr%  
Left l; "syI#U{  
  n.}ZkG0`  
public : Q8$}@iA[  
Ex.yU{|c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XMCXQs&  
i9:C4',sw0  
template < typename T > !K#qeY}  
  struct result_1 a)!o @  
  { p . %]Q*8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #]-SJWf3  
} ; ;'gWu  
xW+6qtG`  
template < typename T1, typename T2 > 9V a}I-  
  struct result_2 '"52uZ{  
  { QDZWX`qw{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5frX   
} ; 9v#CE!  
xPdG*OcX!  
template < typename T1, typename T2 > Q1lyj7c#x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l&[O  
  { ),_@WW;k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uIY#e<)}G  
} \a<wKTkn  
a1+oj7  
template < typename T > @s*-%N^:[L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oz.HH  
  { EX*HiZU>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4a&RYx  
} ?C]vS_jAh  
6]i-E>p3R  
} ; OU E (I3_  
y4yhF8E>;U  
A]*}HZ ,  
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 $Ph|e)p  
好啦,现在才真正完美了。 rD tY[  
现在在picker里面就可以这么添加了: cF*TotU_m  
WpDSg*fk=Y  
template < typename Right > b\f O8{k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xl{=Y< ;  
  { , };& tR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F k7?xc  
} !6 #X>S14  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >\R+9p:o  
u$z`   
+SzU  
_1X!EH"  
7jrt7[{  
十. bind ';k5?^T  
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。 E#RDqL*J  
先来分析一下一段例子 !"AvY y9  
F-QzrquS  
4IK( 7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lM`2sy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /A\8 mL8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !"e5h`/ADM  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B^=-Z8  
我们来写个简单的。 pp?D7S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m[osg< CR_  
对于函数对象类的版本: TvoyZW\?w  
>-?f0 K  
template < typename Func > Vsr.=Nd=  
struct functor_trait 1NFsb-<u  
  { J6"9v;V  
typedef typename Func::result_type result_type; +.8 \p5  
} ; rw[ph[\X  
对于无参数函数的版本: d7^}tM  
yZ7&b&2nLn  
template < typename Ret > (y'hyJo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zC:ASt  
  { b)#hSjWO#  
typedef Ret result_type; Z{.8^u1I  
} ; NSMyliM1Y  
对于单参数函数的版本: BU)U/A8iS  
wVXS%4|v  
template < typename Ret, typename V1 > &<g|gsG`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f^ZRT@`O  
  { >~rTqtKd  
typedef Ret result_type; O^PKn_OJ  
} ; ?5__oT  
对于双参数函数的版本: 3d8L6GJ  
eu|YCYj)g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y8Ir@qp5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >h1}~jW+  
  { hF?1y`20  
typedef Ret result_type; ;1W6G=m  
} ; <V'@ks%  
等等。。。 L- iy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %QH$ipM  
.<?GS{6 N  
template < typename Func > yF:1( 4  
struct func_return 0 JS?;fk  
  { bRDYGuC  
template < typename T > udH7}K v  
  struct result_1 ]]![EHi(\  
  { TprTWod2]t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @u+]aI!`-  
} ; OO\+J  
&AMl:@p9  
template < typename T1, typename T2 > f%JIp#B  
  struct result_2 ITQA0PI SL  
  { w(Ovr`o?9t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )}R0Y=e  
} ;  ~NgA  
} ; Ib!RD/  
+ J{IRyBc  
n80?N}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JG. y,<xW  
)m+W j  
template < typename Func, typename aPicker > ;;Y! ^^g  
class binder_1 pX<`+t[  
  { v"$L702d$\  
Func fn; tT8%yG}  
aPicker pk; 2|y"!JqE1  
public : +/7?HGf  
u#fM_>ML  
template < typename T > /62!cp/F/D  
  struct result_1 ,KZ~?3$yj  
  { 6wRd<]C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,t744k')  
} ; UgRiIQMq.  
ztY}5A2`  
template < typename T1, typename T2 > VCfl`Aq'l  
  struct result_2 s) t@ol  
  { M?49TOQA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *R,5h2;  
} ; `hm-.@f,9  
//MUeTxR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  dFc':|  
h4}84}5d  
template < typename T > X`/k)N>l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C =xa5Y  
  { -ad{tJV|  
  return fn(pk(t)); :kV#y  
} }#+^{P3;  
template < typename T1, typename T2 > }&D WaO]J7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {WS;dX4  
  { uMv,zO5  
  return fn(pk(t1, t2)); bWS&Yk(  
} FxY}m  
} ; lFj]4  
~P qM]^  
E=Bf1/c\  
一目了然不是么? *a^(vo   
最后实现bind B mb0cF Q  
V &T~zh1  
MJ)RvNF  
template < typename Func, typename aPicker > D) P._?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I][*j  
  { 1.hyCTnI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ee#q9Cx^J  
} ?UR0:f:}oc  
 }v{LRRi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *>}@7}f  
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。 E&w7GZNt  
I 34>X`[o  
十一. phoenix a-tmq]]E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @1j   
Rv>-4@fMJ  
for_each(v.begin(), v.end(), t}4, ]m s  
( Yh7t"=o  
do_ KF}hV9IU  
[ Dy&i&5E.-l  
  cout << _1 <<   " , " ]/6z; ~3U  
] IPpN@  
.while_( -- _1), y.k~Y0  
cout << var( " \n " ) !BF; >f`  
) ^7*11%Q  
); >Tx?%nQ  
TX/Xt7#R:  
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: tOD6&<  
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 y^ *~B(T{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NxY#NaE:?4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e9tjw[+A  
gJ{)-\  
 F(n$  
template < typename Cond, typename Actor > H?Wya.7  
class do_while %1L,Y  
  { kD%( _K5  
Cond cd; i]4I [!  
Actor act; n@i HFBb  
public : WwFm*4{[o  
template < typename T > r6qj7}\  
  struct result_1 u=sp`%?  
  { l)\! .X  
  typedef int result_type; Fm 2AEs\  
} ; +sA2WK]  
|df Pki{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xo&_bMO  
mJnIwdW*  
template < typename T > BxmWIItz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3d]S!=4H"  
  { `w Vyb>T  
  do `h\j99  
    { J@'wf8Ub  
  act(t); "S]TP$O D  
  } jr. "I+  
  while (cd(t)); G` A4|+W"  
  return   0 ; zw[m9N5\h  
} m0SlOgRsk  
} ; d0ks G$  
/~?*=}c^m  
GxxW&y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %> eiAB_b  
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。 7}>EJ  
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。 ki!0^t:9  
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。 t*u:hex  
下面就是产生这个functor的类: +6\Zj)  
n\53wh@+  
W!(zT6#  
template < typename Actor > \b x$i*  
class do_while_actor 2ilQXy  
  { vE?G7%,  
Actor act; HV|,}Wks6s  
public : r19 pZAc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Otuf] B^s  
S\=Nn7"  
template < typename Cond > 0e4{{zQx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o*H<KaX  
} ; 4[e X e$  
zF<R'XP  
@9s$4DS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H{wl% G  
最后,是那个do_ L4HI0Mx  
/4Gt{yg Sr  
5j(k:a+!H  
class do_while_invoker ICQKP1WFp  
  { iBa A9  
public : :o3N;*o>)0  
template < typename Actor > T~e.PP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |{ip T SH  
  { L8B! u9%  
  return do_while_actor < Actor > (act); 77Y/!~kd  
} w?[upn:K  
} do_; g- gV2$I  
"to;\9lP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]a`$LW}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0H:X3y+  
最后来说说怎么处理break和continue KWHY4  
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。 7[)E>XRE  
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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