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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?B4QTx9B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R$3+ 01j|  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, x \{jWR%  
qMj e,Y  
e?fjX-  
I z@x^s  
  class filler X-WvKH(=w  
  { fmyS# 6"  
public : R^C;D 2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8+b3u05  
} ; R')GQ.yYq  
+*~3"ww<  
mq} #{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <p8y'KAlc  
K\r=MkA.>  
?Qp_4<(5  
U} h |Zk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yU lQPrNX  
r>eXw5Pr7  
f}uCiV!?v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "qp_*Y  
tHo/uW_~I  
(G;*B<|A  
d$ 7 b  
二. 战前分析 PQ|x?98  
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。 |"*:ZSj  
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 No+zw%l0E  
JFkjpBS  
aDEP_b;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M:M<bz Vu  
  /* --------------------------------------------- */ 0Jif.<  
vector < int *> vp( 10 ); AY erz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &^>r<~]  
/* --------------------------------------------- */ X28WQdP,7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6u8fF|s  
/* --------------------------------------------- */ ZU6a   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4<HJD&@V  
  /* --------------------------------------------- */ MM7gMAA.mz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hY'%SV p  
/* --------------------------------------------- */ ;sJ2K"c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <C xet~x  
&(7Io?  
zYJxoC{  
'^AXUb  
看了之后,我们可以思考一些问题: o%7yhCY  
1._1, _2是什么? ?2Dz1#%D  
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。 Kj5f:{Ur  
2._1 = 1是在做什么? w+D5a VJ  
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。 |U0@(H  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9_$Odc%]  
`Nr7N#g+u  
r}bKVne  
三. 动工 6U]7V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &*-2k-16  
,iy   
k$/].P*!  
<GEn9;\  
template < typename T > BW[K/l~"$:  
class assignment K.Ir+SB  
  { 548BM^^"r  
T value; W1(zi P'6  
public : @e/dQ:Fb  
assignment( const T & v) : value(v) {} g?sFmD  
template < typename T2 > p^!p7B`qe.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fba3aId[  
} ; *4E,| IJ  
o~ed0>D-LS  
"f+2_8%s+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \x}UjHYIc&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GC2<K  
:gC2zv  
5#PhaVc  
tp&iOP6O  
  class holder 4dAhJjhgD  
  { }+1oD{  
public : x.Y,]wis  
template < typename T > Qa+gtGtJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UQ?8dw:E~  
  { ?HTwTi 5!)  
  return assignment < T > (t); `}l%Am  
} ualtIHXK)  
} ; biD7(AK  
f ;JSP  
4vphLAm  
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: 4{pa`o3  
wr(?L7 $+  
  static holder _1; |Rc#Q<Vh|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0XNb@ogo  
&2J|v#$F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :W"ITY(  
而不用手动写一个函数对象。 2)YLs5>W%  
DFMWgBL  
ua-p^X`w  
y C#{nUdw  
四. 问题分析 511q\w M  
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。 Heu@{t.[!D  
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。 xh$[E&2u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b;vO`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y-mmc}B>N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xC(PH?_  
^8)d8?}  
五. 问题1:一致性 *k -UQLJ  
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"u/8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $9/r*@bu8d  
$}@l l^  
struct holder B=7L+6  
  { WD:5C3;  
  // 9)qx0  
  template < typename T > V'B 6C#jT  
T &   operator ()( const T & r) const FgxQ}VvlH  
  { 0Qz \"gr  
  return (T & )r; v)06`G  
} l3,|r QD  
} ; 3 0Z;}<)9  
P%c<0y"O:>  
这样的话assignment也必须相应改动: 3h&s=e!  
pFh2@O  
template < typename Left, typename Right > D? ($R9t  
class assignment 42M3c&@P  
  { (iFhn*/ E  
Left l; _wMz+<7bY  
Right r; lq~n*uwO}t  
public : gd*\,P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !TcjB;q'  
template < typename T2 > "F&uk~ b$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 827N?pU$)  
} ; |8"HTBb\CW  
ofJ@\xS  
同时,holder的operator=也需要改动: 2rk_ ssvs  
z3,z&Ra  
template < typename T > %PpB$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %/7`G-a.B  
  { B^ h!F8DC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P06K0Fxf  
} yI!K quMC  
fXN;N&I  
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。 Xs`/q}R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dFlx6H+R!0  
YeQX13C"Z  
return l(rhs) = r; &^Io\  
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。 H5n" !!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q["}U7j  
pVr,WTr6E  
template < typename Tp > fqi5 84  
class constant_t :Vg,[\I{  
  { 2&M 8Wb#  
  const Tp t; UX6-{ RP  
public : 28-@Ga4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *k/_p ^  
template < typename T > jm!G@k6TA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +Fk.B@KT,  
  { :mij%nQ>$  
  return t; BkcOsJIz  
} nxG vh4'i8  
} ; 6i%)'dl  
F~m tE8B:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z;-2xD0&U[  
下面就可以修改holder的operator=了 0F"xU1z,  
MDRSI g  
template < typename T > B=f{`rM)~W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yuND0,e  
  { qVf~\H@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rl4-nA  
} _M?:N:e  
}Vt5].TA  
同时也要修改assignment的operator() {YkW5zC(L  
wi!Ml4Sb  
template < typename T2 > pl%ag~i5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W6Hiqu+  
现在代码看起来就很一致了。 (t <Um Vd  
8u>E(Vmpu  
六. 问题2:链式操作 PpbW+}aCF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SkY|.w.   
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。 "*UHit;"+{  
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。 1iUy*p65:  
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。 BQm H9g|2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T =:^k+  
J &c}z4  
template < typename T > ]_-<[0  
struct result_1 RAe:$Iv$!v  
  { PS>k67sI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ex-`+cF  
} ; b*$^8%  
[;c#LJ/y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [Ga 9^e$Zv  
vJYy`k^Y  
template < typename T > jvW/M.q4  
struct   ref ZI1[jM{4^F  
  { x.'O_7c0:  
typedef T & reference; K]RkKMT,  
} ; >J4_/p>Qs  
template < typename T > rXA7<_Vg  
struct   ref < T &> UlyX$f%2  
  { $Cte$ jg{;  
typedef T & reference; zD?<m J`  
} ; :z.< ||T  
JTVCaL3Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tL D.e  
*F=w MWa  
template < typename T > =_,w<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J6jrtLh  
  { X _XqT  
  return l(t) = r(t); #bnFR  
} /QTGZ b  
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。 ~dC^|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )5B90[M|t  
Hq=RtW2  
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 4rv3D@E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ix"uk6 h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i2EB.Zlv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o#G7gzw)  
最后的布局是: .x}ImI  
                Add Dk:Zeo]+my  
              /   \ F`'e/  
            Divide   5 6zyozJA  
            /   \ I9_tD@s"(  
          _1     3 dw'%1g.113  
似乎一切都解决了?不。 e KET8v[  
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。 0?k/vV4  
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。 JrO2"S  
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: O GSJR`yT  
RzXxnx)]q  
template < typename Right > R:=i/P/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o: TO[  
Right & rt) const nsYS0  
  { &AC-?R|Dp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;[&g`%-H<  
} a Z ^SK|E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7|\[ipVX:3  
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。 `XQM)A  
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。 74QWGw`,  
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。 n ,`!yw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H+F'K XP*K  
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? B2VUH..am  
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: #AE'arT<  
9MVW~ V  
template < class Action > pLE|#58I  
class picker : public Action s7A{<>:  
  { /QZnN?k  
public : 5hUYxF20h8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8$io^n\i  
  // all the operator overloaded q&B'peT  
} ; 0m(/hK  
:Ag]^ot  
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。 eu@-v"=w  
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: !h4S`2oZ/  
$]<CC`  
template < typename Right > Oz# $x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iW(HOsA  
  { sU^2I v\%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M`*B/Fh 2  
} vvU;55-  
8P.t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 17I{_C  
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。 @Y 1iEL%\y  
R rs?I,NV  
template < typename T >   struct picker_maker cKEf- &~  
  { B.-5$4*s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9<I@}w  
} ; >9'G>~P~I=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,A[40SZA  
  { (C={/waJ  
typedef picker < T > result; .]6_  
} ; CkE@ Ll3Z  
9$c0<~B\  
下面总的结构就有了: P%z\^\p"5  
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。 T^B&GgW  
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。 p+ SFeUp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }L^Yoq]  
至此链式操作完美实现。 IsxPm9P2<  
(cAv :EKpo  
8>RGmue  
七. 问题3 OD-CU8X9  
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。 *v)JX _  
 VT96ph  
template < typename T1, typename T2 > ;{ u{F L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QU|{(c  
  { R"Nvnpm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S5*wUd*p#  
} .^>[@w3  
dd>|1'-]  
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: :{pvA;f  
[]/=!?5B  
template < typename T1, typename T2 > y8HLrBTza  
struct result_2 {";5n7<<)  
  {  LKieOgX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %H75u 6  
} ; _6Wz1.]n  
"(PJh\S>S  
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? 3Q*K+(`{  
这个差事就留给了holder自己。 [wG?&l$.KB  
    tQ_;UQlX  
{ :xINQ=}D  
template < int Order > IzF7W?k  
class holder; !/znovoD  
template <> 6e&Y%O'8  
class holder < 1 > ]`0(^)U &  
  { W Y_}D!O  
public : XeX0\L')R  
template < typename T > I~H:-"2  
  struct result_1 BoYWx^VHx^  
  { Q%KH^<  
  typedef T & result; rV d(H  
} ; W-<E p<7{  
template < typename T1, typename T2 > LbOjKM^-  
  struct result_2 &>\E >mJ  
  { `Jhu&MWg  
  typedef T1 & result; ~z#Faed=a  
} ; hV#+joT8i  
template < typename T > <Z{\3X^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }WS%nQA  
  { )` -b\8uw  
  return (T & )r; ^Crl~~Gk`  
} ,uqSq  
template < typename T1, typename T2 > htk5\^(X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !^cQPX2<  
  { :A $%5;-kO  
  return (T1 & )r1; |C?<!6.QmV  
} <use+C2  
} ; 6pDb5@QjTy  
ZGK*]o =)  
template <> L3lf28W  
class holder < 2 > G 5w:  
  { QE[ETv  
public : "]>JtK  
template < typename T > 9Xo'U;J  
  struct result_1 g#ubxC7t<  
  { ^eQK.B(  
  typedef T & result; o7S,W?;=5  
} ; <^6|ZgR  
template < typename T1, typename T2 > Ug*:o d  
  struct result_2 Os' 7h  
  { P9; =O$s  
  typedef T2 & result; Lo _5r T"  
} ; K Art4+31  
template < typename T > D@*<p h=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?VS(W  
  { c7X5sMM,  
  return (T & )r; b/cc\d<  
} T5?@'b8F6  
template < typename T1, typename T2 > qFp }+s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (|L0s)  
  { fC+<n{"C  
  return (T2 & )r2; m-S4"!bl  
} eE5U|y)_  
} ; RX}6H<5R  
VeeQmR?u-  
Tu95qL~^  
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> >。 0FD#9r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4CVtXi_Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1.U5gW/3L  
$Q*h+)g<  
return l(i, j) = r(i, j); K.4t*-<`[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &+;z`A'|8  
vggyQf%  
  return ( int & )i; <gRv7 ?V[z  
  return ( int & )j; ysm)B?+k  
最后执行i = j; ku3Vr\s  
可见,参数被正确的选择了。 <o,]f E[  
ukb2[mb*u  
 +LeZjA[  
@N,dA#  
]+\;pb}bq  
八. 中期总结 ~6L\9B )  
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: z}&w7 O#   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :5IbOpVM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PrqN5ND  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  vp7J';  
XoEiW R  
<seb,> :  
3tY \0y9  
l\< *9m<  
>utm\!Gac  
九. 简化 |LA@guN  
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。 D_er(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0)n#$d>  
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: Tl"GOpH\]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m[7@l  
  +-*/&|^等 }@%A@A{R  
2. 返回引用。 ,paD/  
  =,各种复合赋值等 L]I ;{Y  
3. 返回固定类型。 r(-`b8ZE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0m k-o  
4. 原样返回。 %K[_;8  
  operator, ;zVtJG`  
5. 返回解引用的类型。 {#"[h1  
  operator*(单目) w&<-pIa`  
6. 返回地址。  Xr'Y[E [  
  operator&(单目) AX3iB1):K  
7. 下表访问返回类型。 !\w@b`Iv8  
  operator[] I?c "\Fe  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kSj,Pl\NC  
  operator<<和operator>> ?EQ]f34  
E wDFUK  
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。  V9\g?w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z9TmX A@  
9NXf~-V-  
template < typename Left > L:UJur%  
struct value_return j6<o,0P  
  { [yj-4v%u`  
template < typename T > gI<e=|J6w  
  struct result_1 -DD2   
  { /NRdBN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @%Y$@Qb{  
} ; Y&M}3H>E  
yneIY-g(p  
template < typename T1, typename T2 > 40,u(4.m*  
  struct result_2 k\(LBZ"vR  
  { 2;X{ZLo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b.HfxYt(  
} ; trD-qi  
} ; ^W!w~g+  
#mu3`,9V  
2_i/ F)W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TY,5]*86I&  
}i,LP1R  
下面我们来剥离functor中的operator() o"h* @.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aVTTpMY  
~2 aR>R_nT  
return l(t) op r(t) ZH6#(;b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4rkj$  
return op l(t) cb|cYCo5  
return op l(t1, t2) w0W9N%f#=  
return l(t) op pxC:VJ;  
return l(t1, t2) op 3i1e1Lj1  
return l(t)[r(t)] l0AVyA4RFV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <_XyHb-  
JG6"5::  
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: cTlitf9  
单目: return f(l(t), r(t)); @~WSWlQW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {[B^~Y>Lr  
双目: return f(l(t)); g=iPv3MG  
return f(l(t1, t2)); ]M2<b:yo  
下面就是f的实现,以operator/为例 2e~ud9,  
{ |dU|h  
struct meta_divide HCj/x<*F  
  { G.Z4h/1<  
template < typename T1, typename T2 > rqa?A }'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qu>5 rg-  
  { EPO*{bN7O  
  return t1 / t2; Tgxxm  
} B#Sg:L9Tr'  
} ; ;yd[QT<I<  
S#gIfb<D  
这个工作可以让宏来做: !l2=J/LJj  
qU!xh )  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }M_Yn0(3  
template < typename T1, typename T2 > \ #"PI%&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (H=7(  
以后可以直接用 z +NxO !y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oEfy{54  
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 @|A w T  
(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。。。) c;RB!`9"  
&dA{<.  
!a %6nBo  
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 $~ 6Y\O  
(jQ]<q%P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tzl`|UwF  
class unary_op : public Rettype #s"|8#  
  { AH?T}t2  
    Left l; NR98I7  
public : a3i;r M2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gie.K1@|  
VE_%/Fs,  
template < typename T > "XvM1G&s`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K8>-%ns  
      { i;+]Y   
      return FuncType::execute(l(t)); lawjGI  
    } e[5= ?p@|  
{/Mz /|%  
    template < typename T1, typename T2 > }vzZWe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v-^7oai  
      { Gvo|uB#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <|qh5Scp  
    } ;;6e t/8  
} ; , Oqd4NS  
L H>oG$a  
ZH o#2{F  
同样还可以申明一个binary_op Ky6.6Y<.|  
^Ob#B!=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W PDL$y  
class binary_op : public Rettype *^h$%<QI  
  {  D I` M  
    Left l; f[S$ Gu4-  
Right r; N\ Nwmx  
public : ry99R|/d1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pUTC~|j%:  
V%kZ-P*  
template < typename T > zxo0:dyw7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A'jw;{8NpF  
      { I\8f`l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C3m](%?   
    } &DUt`Dr w  
G/cE2nD  
    template < typename T1, typename T2 > ^;KL`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  (C1@f!Z  
      { >pS @;t'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  vbol 70  
    } , [ogh  
} ; Y(:.f-Du  
O(P ,!  
47(/K2  
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 hvc%6A\nm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N sUFM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xKo l  
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。 Ng;K-WB\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >icL,n"]  
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。。。 "0ITW46n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bU(H2Fv  
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) )JYt zc  
下面是修改过的unary_op #gHs!b-g@  
d&!ZCq#_e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FN-j@  
class unary_op ]GSs{'Uh B  
  { !'ylh8}  
Left l; Ru1I,QvCj"  
  U}r^M( s!  
public : X?RnP3t~  
nWrkn m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \|OW`7Q)k  
y)5U*\b  
template < typename T > f,e7;u z%  
  struct result_1 "q-,140_  
  { :tc]@0+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c5jd q[0  
} ; xe4F4FC'  
^p'iX4M  
template < typename T1, typename T2 > I eQF+Xz  
  struct result_2 {;iG}jK  
  { 2N,<~L`FX'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cfz020u`g  
} ; `0]kRA8=  
EQ;,b4k?&g  
template < typename T1, typename T2 > >:2Br(S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d=q&UCC  
  { Wq4>!|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6?"k&O  
} Q t!X<.  
]#UyYgPk  
template < typename T > wEMh !jAbv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *1Q~/<W  
  { dHE\+{K%-  
  return OpClass::execute(lt(t)); LuLnmnmB  
} c[/h7!/aH  
 qac4GZ  
} ; ";I|\ T  
RV*7?y%3  
JZCRu_M>|  
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 71nI`.Z  
好啦,现在才真正完美了。 e``X6=rcG  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4h|48</  
p6qza @  
template < typename Right > 5<?O S &B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "`sr#  
  { %:^|Q;xe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >bKN$,Qen  
} b~M3j&  
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。 **zh>Y}6  
(c{<JYEC  
D@M ZTb  
Anpx%NVo  
~AD%aHR  
十. bind $LS$:%i4  
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。 3#d5.Ut  
先来分析一下一段例子 fgb%SIi?  
~"<AYJlO  
GzJ("RE0)v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {V> >a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rv(Qz|K@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -^y$RJC  
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。 YQB.3  
我们来写个简单的。 *AO^oBeY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sCX 8  
对于函数对象类的版本: 1NP(3yt%  
C+iIvRYC  
template < typename Func > qRD]Q  
struct functor_trait Z#-:zD7_  
  { Qx9lcO_  
typedef typename Func::result_type result_type; a0vg%Z@!  
} ; t@a2@dX|  
对于无参数函数的版本: V b=Oz  
YS}uJ&WoF  
template < typename Ret > H.8f-c-4we  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \6UK:'5{  
  { l8"  
typedef Ret result_type; R7/"ye:7J  
} ; f0 ;Fokt(  
对于单参数函数的版本: n4albG4  
RHV& m()Q  
template < typename Ret, typename V1 > {b|:q>Be8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RCFocOOn  
  { xMk0Xf'_  
typedef Ret result_type; K_@[%  
} ; KL2#Bm_  
对于双参数函数的版本: yu3T5@Ww  
^Vl{IsY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,ux?wa+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .t/XW++  
  { ,S|v>i, @  
typedef Ret result_type; |Rh%wJ  
} ; ] ~;x$Z)  
等等。。。 `@8QQB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +="?[:  
F_m[EB  
template < typename Func > ])dq4\Bw  
struct func_return 93z oJiLRf  
  { =WaZy>n}7  
template < typename T > ]fN\LY6p  
  struct result_1 5jj<sj!S  
  { PD @]2lY(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,W"[q~  
} ; 67/&AiS?  
<&n\)R4C1  
template < typename T1, typename T2 > eOZ0L1JM!  
  struct result_2 gNon*\a,-B  
  { _z:7Dj#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p[E}:kak_-  
} ; [L.+N@M  
} ; G(LGa2;Zg  
?GdoB7(%  
}i32  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5*.JXx E;U  
JLS|G?#0  
template < typename Func, typename aPicker > gr\UI!]F  
class binder_1 3BBw:)V  
  { 3"ALohlL  
Func fn; /D]?+<h1  
aPicker pk; +tbG^w %  
public : _f9XY  
mnK SO  
template < typename T > 8IErLu}  
  struct result_1 2}Ga   
  { z1LN|+\}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `lAe2l^  
} ; xPFNH`O&  
OH2Xxr[bQ  
template < typename T1, typename T2 > =(ULfz[:  
  struct result_2 ]8)nIT^EP  
  { &5]&6TD6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0n5{Wr$  
} ; B}Q.Is5  
@dl{ .,J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _9%R U"  
9M3XHj  
template < typename T > F iZe4{(p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -YF]k}|  
  { w +QXSa_D  
  return fn(pk(t)); ^_6.*Mvx  
} fi5x0El  
template < typename T1, typename T2 > `)sC".b7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @" -[@  
  { .h!oo;@  
  return fn(pk(t1, t2)); jV83%%e  
} RR,gC"cTi  
} ; ,e6n3]W8  
,+0#.N s$  
[,A*nU$  
一目了然不是么? ^Ht!~So  
最后实现bind )bJS*#  
vbH?[ Zr?  
PuKT0*_ 7  
template < typename Func, typename aPicker > OEz'&))J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R>BZQugZ~  
  { QU4/hS;Ux  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _J'V5]=4  
} :~K c"Pg  
2=P.$Kx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jNKu5"HB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gIGyY7{(s8  
~s#vP<QHa  
十一. phoenix }.j<kmd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b`?$;5  
oMM+af  
for_each(v.begin(), v.end(), +;Yd<~!c Z  
( <g/Z(<{wor  
do_ .Ux bwTup  
[ YVcFCl  
  cout << _1 <<   " , " 5](-(?k}~  
] *G'R+_tdE  
.while_( -- _1), vuL;P"F4&  
cout << var( " \n " ) g^ @9SU  
) (XF"ckma  
); >ZAb9=/M)F  
CC?L~/gPN  
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: {s]yP_  
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 }/dGC;p"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k!9LJ%Xh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AoL2Wrk]\B  
"pQFIV,  
]yc&ffe%  
template < typename Cond, typename Actor > ="~yD[S  
class do_while x4b.^5"`:  
  { An cka  
Cond cd; %9bf^LyD  
Actor act; 6V[ce4a%  
public : \^l273  
template < typename T > {#-I;I:  
  struct result_1 qfRsp rRI"  
  { 2)_Zz~P^f  
  typedef int result_type; IP#w  
} ; BZ2frG\0&I  
0keqtr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 28/At  
s&>U-7fx"  
template < typename T > %(f&).W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : `Nh}Ka0  
  { 3&39M&  
  do l1<]pdLTR  
    { y(^hlX6gQ  
  act(t); n'WhCrW  
  } Sbf+;:D  
  while (cd(t)); hn$l<8=Q_  
  return   0 ; -w>2!@8  
} =f{)!uW<4  
} ; vKX6@eg"  
R 4= ~  
itH` s<E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 17hFwo`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `>kHJI4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4&)4hF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 hv]}b'M$  
下面就是产生这个functor的类: vdhwFp~Y  
WF'Di4   
l_?r#Qc7  
template < typename Actor > 0!Zp4>l\Z  
class do_while_actor WTlR>|Zdn  
  { **RW 9FU  
Actor act; 28u3B2\$  
public : 71g\fGG\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <1^\,cI2  
;+86q"&n  
template < typename Cond > f( %r)%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *x0nAo_n  
} ; s":\ >  
MQ~OG9.  
D@-'<0=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,McwPHEMB  
最后,是那个do_ c8R#=^ DD  
0$saDmED  
fo$5WTY  
class do_while_invoker $e99[y@  
  { >v r! 3  
public : Or({|S9d2  
template < typename Actor > V~9vf*X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @bkZ< Gq  
  { /o/0 9K  
  return do_while_actor < Actor > (act); ">-mZ'$#L  
} :J 7p=sX  
} do_; ?PpGBm2f*  
<Z0N)0|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $qvk9 B0E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TgDx3U[  
最后来说说怎么处理break和continue YtQsSU  
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。 |=\w b^l+  
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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