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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p!EG:B4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MkWbPm)  
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, Lb?0<  
)d>Dcne  
ZAgtVbO7  
eH~T PH  
  class filler rP#&WSLVj  
  { </b_Rar  
public : `O!yt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bAld'z#  
} ; mnx`e>0  
;M"[dy`dY  
rH'|$~a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: B>[myx  
^\r{72!y  
ikO9p|J  
@k\,XV`T~t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wRZS+^hx  
'wWuR@e#&  
hxt;sQAo{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q3`~uTzk  
q. j$]?PQ  
C=bQ2t=Z  
U;M !jj  
二. 战前分析 Gz4LjMQ &  
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。 7eW6$$ju,N  
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 C}ASVywc,1  
Qjd]BX;  
Zy|u5J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f ~bgZ  
  /* --------------------------------------------- */ P0RtS1A  
vector < int *> vp( 10 ); >Bu _NoM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wxN&k$`a  
/* --------------------------------------------- */ S4rm K&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DQ&\k'"\  
/* --------------------------------------------- */ Oc-ia)v1G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _:FD#5BZ1  
  /* --------------------------------------------- */ )P,pW?h$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cM\BEh h  
/* --------------------------------------------- */ mex@~VK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P.jy7:dB,  
%/BBl$~ji  
221}xhn5  
Htfq?\ FD  
看了之后,我们可以思考一些问题: "1`w>(=  
1._1, _2是什么? %-B wK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 aimf,(+  
2._1 = 1是在做什么? Qwp2h"t`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m*\LO%s]E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ":qS9vW  
2`> (LH  
or bz`IQc  
三. 动工 hLVgP&/ E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c[$i )\0  
*_]fe&s=%  
$.31<@T7  
'v=BAY=Ef  
template < typename T > ap,zC)[  
class assignment MZqHL4<|  
  { ,XI=e=  
T value; g4{0  
public : F~~9/#  
assignment( const T & v) : value(v) {} T!Lv%i*|Y  
template < typename T2 > %Aa_Bumf*:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )6eFYt%c  
} ; K92M9=>  
@, AB 2D  
O&}R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rDu?XJA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KuEM~Q=  
R]RLy#j  
SR`A]EC(V  
d*=qqe H  
  class holder Ga V OMT  
  { 6j!a*u:}"  
public : ;iJ}[HUo  
template < typename T > ywB0 D`s'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h 0)oQrY  
  { NRk^Z)  
  return assignment < T > (t); O;T)u4Q&3  
} %eGD1.R  
} ; M'oQ<,yW-  
Xn5LrLM&  
c{39,oF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j 20m Z  
9*Fc+/  
  static holder _1; Y&y<WN}Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F!2VTPm9z  
YG)7+94  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,u!_mV  
而不用手动写一个函数对象。 W)Y:2P<.  
uC6e2py<[  
2z1r|?l  
Ik@MIxLK  
四. 问题分析 KXUJ*l-5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ju4wU; Nu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Hq>rK`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O* )BJOPa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zm(}~C29  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Uo[`AzD3  
]iZ-MG)J  
五. 问题1:一致性 ;<%d^   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PWyFys  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +eop4 |Z  
y+ izC+  
struct holder A2Iqn5  
  { g91xUG  
  // ZS@R?  
  template < typename T > I;9DG8C&v*  
T &   operator ()( const T & r) const JD AX^]  
  { KqNsCT+j  
  return (T & )r; f917F.1 I  
} k9c`[M  
} ; Xob(4  
D2io3Lo$ov  
这样的话assignment也必须相应改动: }/g1  
v[a4d&P  
template < typename Left, typename Right > ZB5NTNf>  
class assignment u!b0 <E  
  { RhE|0N=  
Left l; zP/SDW   
Right r; s8k4e6ak  
public : XHY,;4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L rV|Y~  
template < typename T2 > "\M3||.!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s5X51#J#~  
} ; En0hjXa  
ENf(E9O  
同时,holder的operator=也需要改动: [kPl7[OL  
Kn2W{*wD  
template < typename T > _cJ\A0h^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x7xQrjE  
  { C.se/\PE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 59?$9}ob  
} HLh]*tQG  
lvUWs  
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。 ESe$6)P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KnK\X>:  
v,US4C|^3i  
return l(rhs) = r; j"&Oa&SH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,ZnL38GW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lnV!Xuf  
cQ0+kX<  
template < typename Tp > yWi?2   
class constant_t \x"BgLSE  
  { YCyh+%Q(  
  const Tp t; |;YDRI  
public : cOP%R_ak?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vnX~OVz2  
template < typename T > <_4'So>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }w)wW1&  
  { ]YB,K)WQ  
  return t; -?ebkHe  
} i\RB KF  
} ; a3:1`c/~\  
a%wa3N=v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?nf4K/IjZ!  
下面就可以修改holder的operator=了 0'R}'  
EsLtC5]  
template < typename T > KU_""T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @%6"xnb `  
  { ]yas]5H   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~B`H5#  
} \Pd>$Q  
CW~c<,"  
同时也要修改assignment的operator() zBqNE`  
-nB. .q  
template < typename T2 > tj tN<y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4& 9V  
现在代码看起来就很一致了。 /tqe:*  
p%e/>N.P  
六. 问题2:链式操作 1( ]{tF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tU>4?`)E  
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。 \}7xgQ>oV  
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。 sQT<I]e  
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。 8|rlP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v0+$d\mP4<  
<rNz&;m}  
template < typename T > BNbz{tbX"  
struct result_1 qWI8 >my11  
  { )'`@rq!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DcZ,a E]  
} ; \0^Je>-:U  
Njs'v;-K  
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: }yM!o`90  
f_ > lz  
template < typename T > 2B]mD-~  
struct   ref P".rm0@R  
  { c nV2}U/\  
typedef T & reference; f >\~h,SLL  
} ; 0u ,nSvch  
template < typename T > }zHG]k,j  
struct   ref < T &> 3F9AnS  
  { 5<|X++y}8)  
typedef T & reference; [u/Wh+  
} ; +v|]RgyW)  
7gT^ZL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &y:SK)  
);ZxKGjc4  
template < typename T > {8J+ Y}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  x5W. 3*  
  { UN`O*(k[  
  return l(t) = r(t); ]llvG \  
} t x#(K#/  
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。 ~.8p8\H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CWM_J9f  
R}\n @X*  
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 Cb;49;q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nSh}1Arp/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 33b 3v\N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <I^Tug\M+  
最后的布局是: ,{{Z)"qaH  
                Add W= $, \D+  
              /   \ r7n-Xe  
            Divide   5 u6~/" _FwY  
            /   \ K1^x+I7%U[  
          _1     3 i@STo7=  
似乎一切都解决了?不。 WhN~R[LE_  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 BFMINq>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zX ?@[OT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~!TRR .  
 #Up X  
template < typename Right > 5<L+T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <LA!L  
Right & rt) const 2$gOe^ &  
  { eEMU,zCl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [f\TnXq24  
} =9#cf-?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R(N5K4J  
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。 X2hyxTOp  
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。 uvj`r5ei  
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。 B]5G"4,  
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。 4Rev7Mc  
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? h;2n2.Q  
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: A>W8^|l6+-  
p1(<F_Kta  
template < class Action > fr([g?F%D  
class picker : public Action eU.HS78  
  { q~*>  
public : ;]xJC j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l<=Y.P_2  
  // all the operator overloaded pcjb;&<  
} ; 5t~p99#?  
'J"m`a8no  
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。 dUL3UY3  
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: %(y0,?*  
_qQB.Dzo:  
template < typename Right > .YcI .  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U<H< !NV  
  { U4ELlxGe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4` zfrT^  
} Y]gb`z$?  
.,5N/p"aV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W_ hckq.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |T@\ -8Ok  
1JXa/f+  
template < typename T >   struct picker_maker 4tv}V:EO  
  { c3$h-M(jVJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4#^?-6  
} ; R<jt$--H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ee|i  
  { ZW0gd7Wh  
typedef picker < T > result; 8V$:th('  
} ; -1 Ok_h"  
{Bb:S"7NX  
下面总的结构就有了: SsE8;IGH  
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。 P:gN"f6  
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。 [j]3='2}G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~\^h;A'3  
至此链式操作完美实现。 Pgg\(D#X`  
5}uH;E)4  
Mr3;B+S  
七. 问题3 B8'e,9   
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。 `Y~EL?  
}Ra'`;D$  
template < typename T1, typename T2 > !F_BLHig  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y,D4b6  
  { cJnAwIs_e`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8 N5ga  
} ^gK8 u]>  
A@kp` -  
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: .%(Q*ioDh  
cCoa3U/  
template < typename T1, typename T2 > ]H4T80wm&  
struct result_2 0~5'O[NhF  
  { ?x|8"*N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vIi#M0@N  
} ; Gqz<;y  
&GC`4!H  
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? dvAvG.;U  
这个差事就留给了holder自己。 wK_I"  
    "AzA|zk')"  
0?tn.<'B8T  
template < int Order > 7eh<>X!TX  
class holder; ?5A!/`E&%  
template <> ,&1DKx  
class holder < 1 > d&dp#)._8  
  { &3Q!'pJJ  
public : Z*}5M4  
template < typename T > rl0sN5n  
  struct result_1 S-^RZ"  
  { Ez*9*]O*+  
  typedef T & result; /WlpRf%  
} ; !8Rsz:7^-  
template < typename T1, typename T2 > vT#$`M<  
  struct result_2 {p{TG5rwX  
  { G8y:f%I!b  
  typedef T1 & result; Y R2Q6}xR  
} ; J5Nz<  
template < typename T > S+d@RMdes  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  f:_\S  
  { >>**n9\q  
  return (T & )r; f#s /Ycp+  
} fI5]ed eS  
template < typename T1, typename T2 > ]ZQ3|ZJ?<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "QWF&-kAI  
  { =,/08Cs  
  return (T1 & )r1; D{]t50a.  
} 8J P{`)  
} ; |6%B2I&c  
FZW)C'j  
template <> FJ|6R(T_  
class holder < 2 > cK;,=\  
  { pohA??t2:  
public : = h _>OA  
template < typename T > {R2gz]v4  
  struct result_1 6/m|Sg.m  
  { (~R[K,G  
  typedef T & result; s)=fs#%  
} ; _Ra$"j  
template < typename T1, typename T2 > Vt {uG  
  struct result_2 'w?*4H  
  { yEnurq%J  
  typedef T2 & result; 5Iv3B|u  
} ; 2{v$GFc/  
template < typename T > TTS.wBpR,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %>dCAj"  
  { u7_IO  
  return (T & )r; U;Iqz1S  
} ^^u{W|'CaH  
template < typename T1, typename T2 > pZS0;T]W,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y~.k-b<{[  
  { ;b(*Bh<  
  return (T2 & )r2; 2;Ij~~  
} 2VrO8q(  
} ; J33enQd  
3;wAm/Z:Q  
}r}$8M+1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {bxTODt@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3yWu-U \k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  As&=Pb9  
)T-C/ 3  
return l(i, j) = r(i, j); He#5d!cf:M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xz-z" 8d  
uQwKnD?F+e  
  return ( int & )i; 0Q81$% @<  
  return ( int & )j; XYJ7k7zc+Y  
最后执行i = j; u!=9.3  
可见,参数被正确的选择了。 Hm>M}MF3  
cmpT_51~O  
 q q%\  
\`H"4r[?(  
)20jZm*  
八. 中期总结 _Eus<c  
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: 82S?@%}#J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SLzxF uV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8 JOfx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'y(;:Kc  
ea"!:cL(g  
o"^+i#H!  
b51{sL  
9n#Q1Xq  
G~SgI>Q  
九. 简化 [^rT: %Z  
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。 X @;o<2^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  Q.3oDq  
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: Q&zEa0^rG6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gnW]5#c@  
  +-*/&|^等 c-|~ABtEpX  
2. 返回引用。 "pP5;*^f  
  =,各种复合赋值等 :xn/9y+s  
3. 返回固定类型。 \+]U1^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) av-l_iE  
4. 原样返回。 {s=n "*Qp)  
  operator, rTBrl[&,q'  
5. 返回解引用的类型。 S,9}p 1  
  operator*(单目) 8<,b5  
6. 返回地址。 PNm WZW*  
  operator&(单目) Y<~N x~w{  
7. 下表访问返回类型。 mN5`Fct*A>  
  operator[] 7MRu=Z.-b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +Dg%ec  
  operator<<和operator>> ^tWt"GgC  
wzLR]<6G  
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。 BXNt@%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K k 5 vC{  
hD~P)@^  
template < typename Left > -JL  
struct value_return m7zx,bz>  
  { ooJ ^8L  
template < typename T > oSmv  (O  
  struct result_1 3Uzb]D~u  
  { 4)'8fi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G8c 8`~t  
} ; Irk@#,{<  
kOv2E]  
template < typename T1, typename T2 > [;bZQ6JR  
  struct result_2 TTg>g~t`  
  { @]*b$6tt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v&BKl  
} ; gv&%2e}_  
} ; +&LzLF.bK  
Va^AEuzF  
Sq9I]A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \/rK0|2A  
Gp=X1 F  
下面我们来剥离functor中的operator() B;SN}I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;B%NFvG  
z tS P4lW  
return l(t) op r(t) 6pkZ8Vp:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5O.dRp7d J  
return op l(t) $=>(7 =l_  
return op l(t1, t2) /:]`TlAb,  
return l(t) op =[wVRQ?  
return l(t1, t2) op wzX 1!?  
return l(t)[r(t)] RX-qL,dc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UQGOCP_  
(TufvHC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \Y)pm9!  
单目: return f(l(t), r(t)); oY!nM%z/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wa#!O$u  
双目: return f(l(t)); 8&15k A  
return f(l(t1, t2)); . &dh7` l  
下面就是f的实现,以operator/为例 2o0.ttBAqZ  
0\ G`AO;D  
struct meta_divide V=<OV]0  
  { &^ECQ  
template < typename T1, typename T2 > X[L6Av  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ISHNeO8  
  { |ITSd%`3_  
  return t1 / t2; z^s40707x  
} }-3| v<d  
} ; mQRQ2SN6  
C -@  
这个工作可以让宏来做: -4P2 2  
e:9CD-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k+xj 2)d7  
template < typename T1, typename T2 > \ O'5d6m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `aY{$>$S  
以后可以直接用 ld~8g,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 19)fN-0Z  
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 TH_Vw,)  
(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。。。) ~z)diF<  
:t &ib}v  
R|PFGhi6"A  
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 p5<2tSD  
SK2nxZOH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TNs0^h)  
class unary_op : public Rettype [@Hv,  
  { auOYi<<>W  
    Left l; VKtrSY}6T  
public : neQ2k=ao  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rbP" n)0=  
IY@)  
template < typename T > &KfRZ`9H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )|>LSKT El  
      { gi::?ET/.  
      return FuncType::execute(l(t)); \>0F{-cR$  
    } pg3B^  
6d~[My  
    template < typename T1, typename T2 > /1X0h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i2or/(u`  
      { lQs|B '  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qzv$E;zAl  
    } g%z?O[CN  
} ; r>+Hwj0>  
O=os ,'"  
vF, !8e'v  
同样还可以申明一个binary_op ?#@JH  
D:Zpls.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TGxspmY6  
class binary_op : public Rettype ^H'zS3S  
  { Ro+/=*ql~  
    Left l; |]7z  
Right r; sY?pp '}a  
public : 8Rq+eOP=S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <fX]`57Dc`  
}{*((@GY}  
template < typename T > Wx}+Vq<q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YQ>P{I%J  
      { ;I'pC?!y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jKV,i?  
    } wyO@oi Vn  
XAuB.)|  
    template < typename T1, typename T2 > k[oU}~*U+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A(y^1Nm  
      { l 6wX18~XJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \LB =_W$  
    } nV I\Or[  
} ; XZhX%OT!  
<\k=j{@  
\M>+6m@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 q_Td!?2?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2Up1 FFRx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;$W/le"Xr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +O23@G?x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jyF0asb  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 84[T!cDk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T2# W=P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %-@`|  
下面是修改过的unary_op Wt+aW  
^.Y"<oZSS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =Haqr*PDx  
class unary_op 3=xb%Upw  
  { T*>n a8W  
Left l; Yo:l@(  
  8:,E=swe  
public : -A}*Aa'\  
gP.Q_/V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T{M~*5$  
DB'pRo+U  
template < typename T > }J t( H  
  struct result_1 *a Y`[,4#$  
  { *&)<'6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c8mcJAc  
} ; (x9d7$2  
$NP5Z0v7  
template < typename T1, typename T2 >  D/hQ{T  
  struct result_2 za7h.yK}  
  { IWN:GFH(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 42LlR 0  
} ; VAf~,T]Ww  
l)E \mo 8  
template < typename T1, typename T2 > bL 5z%bV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sv.z9@S  
  { K^AX=B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XtfO;`   
} 9&5\L  
@YmD 79  
template < typename T > ann!"s_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y'4H8M2?  
  { GqhnE>  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nd/iMV6V;  
} ?iG}Qj@5  
SV.\B  
} ; POTW+Zq]  
|E-0P=h  
N!DAn \g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k;:v~7VF  
好啦,现在才真正完美了。 ay#cW.,  
现在在picker里面就可以这么添加了: -bo2"*|m  
W;*rSK|(Sc  
template < typename Right > `pY\Mmgv1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i%H_ua  
  { {e[S?1t=l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l(9$s4R  
} cH6ie?KvAo  
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&t]O$  
,-A8;DW]^J  
}(O/y-  
!_s|h@  
hNUAwTH6  
十. bind ^[XxE Lx  
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。 5gW`;Cdbyc  
先来分析一下一段例子 hb9X<N+p  
8%JxXtWW`  
(5{|']G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IjN3 jU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ';??0M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (utm+*V,  
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。 *w4jET>  
我们来写个简单的。 (r`+q[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H V<|eL #  
对于函数对象类的版本: tA$,4B?  
I.tJ4  
template < typename Func > BQ[1,\>  
struct functor_trait k|-`d  
  { c\UVMyE  
typedef typename Func::result_type result_type; } gyJaMA  
} ; VB*N;bM^  
对于无参数函数的版本: z h0m3|9O  
v vlfL*f  
template < typename Ret > {6)fZpd)@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?ECmPS1  
  { T^N Y|Y/  
typedef Ret result_type; ,5'LbO-  
} ; oM-{)rvQd  
对于单参数函数的版本: CmRn  
NUb^!E"  
template < typename Ret, typename V1 > tx&>Eo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B{a:cz>0<  
  { j11\t  
typedef Ret result_type; ,Ihuo5>/z  
} ; [6BL C{2  
对于双参数函数的版本: /7*jH2  
lO8.Q"mxo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %f\{ ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GmtMA|  
  { I*@\pc}  
typedef Ret result_type; ]R}#3(]1  
} ; Ri4_zb  
等等。。。 UT [7 J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m\7-/e2 a  
#h ;j2  
template < typename Func > WM: ~P$%cx  
struct func_return +,7dj:0S  
  { c a_N76o!  
template < typename T > 4 C[,S|J  
  struct result_1 fOJk+? c  
  { UA{sUj+?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; # j*$ `W;  
} ; !$AVl MnJ  
J"|)?$d]z  
template < typename T1, typename T2 > <qZXpQ#  
  struct result_2 w>; :mf  
  { +@]1!|@(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n<8$_?-  
} ; Xn"n5 =M  
} ; )(*A1C[  
Di9yd  
D/V. o}X$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *)ed(+b  
J:f>/  
template < typename Func, typename aPicker > _@;2h`q ?  
class binder_1 <?52Svi}}  
  { -QIcBzw;q  
Func fn; cZ|D!1%  
aPicker pk; JwB:NqB  
public : s6Bt)8A  
Yc=y  Vh  
template < typename T > Y::fcMJr;Q  
  struct result_1 o}v # Df  
  { \q Q5x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KU-z;}9s  
} ; A/{pG#if]3  
IG`~^-}7lR  
template < typename T1, typename T2 > pW:h\}%`n  
  struct result_2 jCW>=1:JGY  
  { (&PamsV*8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'nP'MA9b;a  
} ; ^K@r!)We  
; VK;_d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z/q%%(fh 0  
>1pD'UZIy7  
template < typename T > Q+mMp I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eN/s W!:P|  
  { sl6p/\_w  
  return fn(pk(t)); {,IWjt &>  
} ?MKf=! w  
template < typename T1, typename T2 > aZ@4Z=LK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s%GiM  
  { 68FxM#xR  
  return fn(pk(t1, t2)); 6xdu}l=%  
}  3mWo`l  
} ; rctn0*MP  
lx$Y-Tb^F  
\^Y#"zXo1  
一目了然不是么? Ep5lm zg  
最后实现bind vlyq2>TfR  
-B4uK  
C$*`c6R  
template < typename Func, typename aPicker > [7<X&Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zmr=iK  
  { ^+`vh0TPQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #Yw^n?~~  
} d/Py,  
,EZ&n[%Ko  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %T'?7^\>  
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。 nyQ FS  
WcH^bAY6  
十一. phoenix yp@mxI@1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $k'f)E  
3Xd+>'H  
for_each(v.begin(), v.end(), NnHwk)'  
( V]q{N-Iq  
do_ u:HKmP;  
[ r0\bi6;s/  
  cout << _1 <<   " , " yqejd_cd  
] =7e8N&-nv  
.while_( -- _1), wW%I < M  
cout << var( " \n " ) `W]a @\EYA  
) 7[D0n7B@  
); P? 9CBhN  
g,,cV+  
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: Y\+^\`Tqu  
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 ~%<PEl|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xR_]^Get  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >E]*5jqU  
]m4LY.SQ  
="A[*:h C"  
template < typename Cond, typename Actor > bzJKoxU  
class do_while 6:B5PJq  
  { A:D\!5=  
Cond cd; V?_%Y<|L  
Actor act; dtF6IdAf  
public : @%#(Hse  
template < typename T > kk~{2   
  struct result_1 Lvp/} /H/  
  { `/HygC6  
  typedef int result_type; 3_h%g$04 s  
} ; PA,j;{,(b  
z 9D2,N.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (XW#,=rYk  
spl*[ d  
template < typename T > 9&d BL0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {#[a4@B0  
  { "Q/3]hc.  
  do =pk'a_P 8-  
    { CC)9Ks\  
  act(t); y.O? c &!  
  } r p @=  
  while (cd(t)); i44:VR|  
  return   0 ; \6lXsu;I.X  
} x _2]G'  
} ; ze 4/XR  
?BLOc;I&a  
26Yg?:kP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >)N#n`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &a|oJ'clz  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 TM"-X\e~{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <=zGaU,  
下面就是产生这个functor的类: #zy%B  
0)P18n"$  
$< aBawLZO  
template < typename Actor > "|Pl(HX  
class do_while_actor /C(L(X  
  { xJ"KR:CD>  
Actor act; {[s<\<~B*  
public : ScTqnY$v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .H>Rqikj  
~Fx[YPO,  
template < typename Cond > <pE G8_{}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o?b%L  
} ; z)0VP QMT  
!e7vc[N  
)a}5\V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )R|7> 97  
最后,是那个do_ |.S;z"v![  
[%@zH  
cr/|dc'  
class do_while_invoker H 0h  
  { pP r<8tm[  
public : {10ms_s  
template < typename Actor > tS9m8(Hr%Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }+lxj a]C  
  { Q0--.Q=:Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~FsUK;?  
} kN^)6  
} do_; B.WJ6.DkS  
y H'\<bT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~"wD4Ue  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =&pbh  
最后来说说怎么处理break和continue G8&'*7Bb  
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。 Yn#8uaU  
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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