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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |d2SIyUc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q-okt RK  
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, 0D.Mke )  
>Er|Jxy  
tAd%#:K  
,L2ZinU:  
  class filler P8:dU(nlW  
  { d0!5j  
public : >b}o~F^J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8Al{+gx@?  
} ; v4TQX<0s  
-m zIT4  
?FZ HrA  
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: l'rja.\  
P= BZ+6DS  
EU 6oQ  
U+jOTq8M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2QcOR4_V  
&J]K3w1p  
bSlF=jT[S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "]*&oQCI  
1s&zMWC  
z|J_b"u4  
WDYeOtc  
二. 战前分析 yWc$>ne[L  
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。 tKuwpT1Qc  
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 "S]0  
X,% 0/6*]  
!PlEO 2at  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dj?> <@  
  /* --------------------------------------------- */ 9rX&uP)j^#  
vector < int *> vp( 10 ); ( $MlXBI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @gEUm_#HTs  
/* --------------------------------------------- */ D/gw .XYL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .hb:s,0mP  
/* --------------------------------------------- */ 5 V~oIL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?4}h&/  
  /* --------------------------------------------- */ xIW3={b3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7aRi5  
/* --------------------------------------------- */ ,8uqdk-D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s\(k<Ks  
|^I0dR/w:  
 _"yh.N&  
pU}(@oy  
看了之后,我们可以思考一些问题: :S83vE81WK  
1._1, _2是什么? Ta0|+IYk<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?!:ha;n  
2._1 = 1是在做什么? ;`4&Rm9n?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >2)OiQ`zg  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  DPxM'7  
r,3DTBe  
?3,:-"(@p  
三. 动工 qr^3R&z!}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZQsJL\x[UK  
P1 8hxXE3  
-0 a/$h  
f}ji?p  
template < typename T > \)904W5R  
class assignment 2]jn '4  
  { Sv#XIMw{,  
T value; XEp{VC@=  
public : ]cWUZ{puRB  
assignment( const T & v) : value(v) {} n)-$e4u2  
template < typename T2 > {6|G@ ""O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } On:il$MU  
} ; u%KTNa0  
'F3f+YD  
D/xbF`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TER=*"!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZF8 yw(z  
7IH@oMvE  
(N6i4 g6  
k Z .gO  
  class holder sf qL|8  
  { \ a<h/4#|  
public : k,6f &#x  
template < typename T > /4V#C-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t#})Awy^R  
  { .V/Rfq  
  return assignment < T > (t); ::lKL  
} =[{i{x|Qz  
} ; 33x{CY15  
bHYy}weZ  
X/!o\yyT  
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: @f~RdO3  
85$m[+md  
  static holder _1; dr}`H,X"3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x,+{9  
|bHelD|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .t-4o<7 3  
而不用手动写一个函数对象。 TDKki(o=~  
BLdvyVFx  
FaSf7D`C  
$y&E(J  
四. 问题分析 BwGfTua  
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。 Id'-&tYG  
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。 =l;ewlU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Wx}8T[A}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X1|njJGO1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yCR?UH;  
WIT>!|w_  
五. 问题1:一致性 \)N9aV  
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?| ,j{,h_Op  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ) 1f~ dR88  
A]0 St@  
struct holder K~{$oD7!  
  { o3^l~iT  
  // `/XY>T}-  
  template < typename T > QB uMJm  
T &   operator ()( const T & r) const Ad8n<zt|  
  { wLH>:yKUU  
  return (T & )r; _$Yk M,  
} &*,#5.  
} ; }Yzco52  
i2Qz4 $z  
这样的话assignment也必须相应改动: YMcD|Kbp  
"Mn6U-  
template < typename Left, typename Right > H>IMf/%5N-  
class assignment ay ;S4c/_  
  { u@UMP@"#  
Left l; c /HHy,  
Right r; /GN<\_o=q  
public :  SI-qC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )e+>w=t  
template < typename T2 > ^z IW+:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F=e8IUr  
} ; 2!m/  
IGQaDFr  
同时,holder的operator=也需要改动: 6+|do+0Icg  
3g,`.I_  
template < typename T > dI(@ZV{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :Zbg9`d*  
  { jh%Eq+#S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x(6SG+Kr  
} KNvZm;Q6  
gnOt+W8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^A$Zw+P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5|j<`()H :  
>}8j+t&T  
return l(rhs) = r; Lv;^My  
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。 %KhI>O<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 36Zf^cFJ  
iDp)FQ$  
template < typename Tp > D9=KXo^  
class constant_t +T1pJ 89P  
  { H9`)BbR  
  const Tp t; HZC"nb}r4  
public : x.!V^HQSN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZF9z~9  
template < typename T > !Vn\u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ghG**3xr  
  { {j?FNOJn  
  return t; *SDs;kg  
} N1}sHyVq7  
} ; .+3g*Dv{&  
yy^q2P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 df4A RP+  
下面就可以修改holder的operator=了  F2LLN  
:Uzm  
template < typename T > M#4p E_G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )9{0]u;9  
  { !*d I|k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d9f C<Tp  
} XH4  
%+W{iu[|  
同时也要修改assignment的operator() f P 1[[3i  
}(J}f)  
template < typename T2 > ;;OAQ`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O>b C2;+s  
现在代码看起来就很一致了。 >=I|xY,  
#4Rx]zW^%  
六. 问题2:链式操作 1QcNp (MO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dk#k bG;  
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。 ~F|+o}a `  
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。 y1eW pPJa  
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。 ~*&H$6NJS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [2!w_Iw'  
) <[XtK  
template < typename T > *eTqVG.  
struct result_1 X"|['t  
  { '6iEMg&3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y*jp79G  
} ; jjB~G^n  
h,u, ^ r  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O~#!l"0 L+  
`!;_ho  
template < typename T > gZ3u=uME  
struct   ref Xv5wJlc!d  
  { Ct<udO  
typedef T & reference; _/s$ZCd  
} ; *MhRW,=  
template < typename T > z;,u}u}aI  
struct   ref < T &> m{Wu" ;e  
  { Y1W1=Uc uk  
typedef T & reference; K,;E5  
} ; ?4#Li~q  
F4-$~ v@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K*vt;L  
In"ZIKaC  
template < typename T > @su^0 9n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YNyk1cE  
  { b5dD/-Vj  
  return l(t) = r(t); ` xEx^P^7  
} $kdB |4C  
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。 g#pr yYz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FBe;1OU  
9]([\%)  
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 r ,8 [O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5FPM`hLT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B?gOHG*vd>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JQ_sUYh~3  
最后的布局是: #>("CAB02T  
                Add ~|D Ut   
              /   \ UawyDs  
            Divide   5 :gv{F} ##  
            /   \ $u6"*|  
          _1     3 Fh&G;aEq  
似乎一切都解决了?不。 +6M}O[LP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 HTv2#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \_VA 50  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h ohfE3rd  
aB2F C$z  
template < typename Right > b4%??"&<Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g-4M3of  
Right & rt) const w_"E*9  
  { V# }!-Xj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }1L4 "}L.  
} )Yh+c=6 ?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *k7+/bU~~  
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。 MIeU,KT#U  
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。 a_^\=&?'  
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。 xC?6v '  
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。 ]Grek<  
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? :".ARCg  
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: ]`!>6/[  
,a{P4Bq  
template < class Action > o=:9y-nH  
class picker : public Action u"r`3P`  
  { D# 9m\o_  
public : ?um;s-x)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wy<S;   
  // all the operator overloaded dK$XNi13.5  
} ; %OL$57Ia  
^&9zw\x;z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Hs;4lSyUO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^  glri$m  
60^`JVGWH  
template < typename Right > p;`>e>$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {K~'K+TPu  
  { nY[WRt w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !,_u)4  
} hIYNhZv  
y1jCg%'H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /wGM#sFH  
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。 '|6]_   
@(EAq<5{  
template < typename T >   struct picker_maker 1SQ3-WU s  
  { F/,NDZN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t4."/ .=+  
} ; 9R!atPz9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1 fp?  
  { F$y$'Rzu_B  
typedef picker < T > result; )J o: pkM  
} ; kP=eW_0D  
H5/6TX72N  
下面总的结构就有了: ]#i igPZ7  
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。 CImWd.W9~  
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@<3]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y,qI@n<  
至此链式操作完美实现。 hk;5w{t}}  
v4a8}G  
E<rp7~#  
七. 问题3 ; }I:\P  
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。 |MTnH/|  
)NW)R*m~D  
template < typename T1, typename T2 > >>4qJ%bL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + )AG*  
  { }`@vF|2L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h6Ub}(Ov  
} ~gJwW+  
LRxZcxmy  
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:  C#.->\  
O#4&8>;=  
template < typename T1, typename T2 > i'<[DjMDlm  
struct result_2 9Z$"K-G  
  { F@D`N0Pte  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  \{_q.;}  
} ; RT4x\&q  
d"1]4.c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "`/h#np  
这个差事就留给了holder自己。 +q<jAW A  
    +uF>2b6'  
-u+vJ6EY  
template < int Order > I.(, hFx;  
class holder; c1(RuP:S  
template <> .|KyNBn  
class holder < 1 > 1/B>XkCJ  
  { U7,e/?a  
public : |w~nVRb  
template < typename T > ZoW?nxY  
  struct result_1 G`D`Af/B  
  { vQG5*pR*w  
  typedef T & result; @Rze| T.  
} ; ;J( 8 L  
template < typename T1, typename T2 > 6xmZXp d!  
  struct result_2 3lL-)<0A(  
  { PA{PD.4Du  
  typedef T1 & result; r.=K~A  
} ; 6?gW-1mY  
template < typename T > q4h]o^+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C\3rJy(VJ  
  { FW;?s+Uyx  
  return (T & )r; 'T;P;:!\  
} 4HXo>0  
template < typename T1, typename T2 > FBX'.\@`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wx%H%FeK  
  { kOrZv,qFG[  
  return (T1 & )r1; S/hQZHZHg,  
} Ux!p8  
} ; .&iawz  
IVnHf_PzF  
template <> ?/E~/;+7=  
class holder < 2 > |fJ};RLI"  
  { Jl8H|<g~/  
public : m,_Z6=I:  
template < typename T >  #4NaL  
  struct result_1 edq4D53  
  { !RS}NS  
  typedef T & result; 5X$jl;6  
} ; VR8-&N  
template < typename T1, typename T2 > V*;(kEqj  
  struct result_2 GT.,  
  { np^N8$i:n  
  typedef T2 & result; ea2ayT  
} ; r EE1sy/#  
template < typename T > wo{gG?B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qbN =4  
  { \fLMr\LL&  
  return (T & )r; \A#41  
} Igt#V;kK"2  
template < typename T1, typename T2 > LKB$,pR~1l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \;,+   
  { cGzPI +F  
  return (T2 & )r2; OX0%C.K)hZ  
} i v38p%Zm  
} ; :uS\3toj  
=U9*'EFr  
&vMb_;~B  
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> >。 / &5,3rU.G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r.&Vw|*>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [#vH'y  
hp X9[3  
return l(i, j) = r(i, j); ZgcMv,=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R$<&ie6UQ  
',@3>T**  
  return ( int & )i; `:KY\  
  return ( int & )j; Ykw*&opz  
最后执行i = j; ifQ*,+@fxR  
可见,参数被正确的选择了。 K#d`Hyx  
;?i W%:_,  
%3-y[f  
DU'`ewLL7  
CAWNDl4  
八. 中期总结 BoWg0*5xb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (k.[GfCbD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1N-\j0au  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y\k#*\'Y~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z'n:@E  
b94DJzL1z  
{$ JYw{a  
*u[BP@vE  
&)ChQZA  
U(g:zae  
九. 简化 Cctu|^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。 D_*WYV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 - %h.t+=U  
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: J/aC}}5D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y eo]]i{  
  +-*/&|^等 i$G@R %  
2. 返回引用。 \V8PhO;j  
  =,各种复合赋值等 @o _}g !9=  
3. 返回固定类型。 *vxk@ `K~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mxC;?s;~  
4. 原样返回。 ZhaP2pC%4  
  operator, v>)"HL"XG  
5. 返回解引用的类型。 *)T^Ch D,  
  operator*(单目) ~Ea} /Au  
6. 返回地址。 "ne?P9'hF  
  operator&(单目) (Zrj_P`0[  
7. 下表访问返回类型。 266h\2t6  
  operator[] E,U+o $  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kJsN|=  
  operator<<和operator>> g |yvF-+  
xF'EiX~  
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。 E A1?)|}n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NP3y+s  
Be2DN5)  
template < typename Left > *C*U5~Zq7:  
struct value_return %_W)~Pv{+  
  { ucW-I;"  
template < typename T > kfY}S  
  struct result_1 3$>1FoSk  
  { VU]`&`~J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |N7M^  
} ; ;))+>%SGCt  
c9u`!'g`i  
template < typename T1, typename T2 > | rtD.,m   
  struct result_2 oIzj,v8$  
  { ~Otoqu|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m nX2a  
} ; :KP @RZm  
} ; giw &&l=_  
hRCJv#]HC  
k(G^z   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "_NN3lD)X  
R"t,xM  
下面我们来剥离functor中的operator() ,i`,Oy(BI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xr Jg\to{i  
A[{yCn`tM  
return l(t) op r(t) CxW>~O:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^%{7}g&$u  
return op l(t) 8^1 Te m  
return op l(t1, t2) D.u{~  
return l(t) op mL{6L?  
return l(t1, t2) op "&?kC2Y|  
return l(t)[r(t)] ^A&1^B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q{LF>Wi  
G}raA%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z0", !6nS  
单目: return f(l(t), r(t)); R.1.)P[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,<P vovg_  
双目: return f(l(t)); 21l;\W  
return f(l(t1, t2)); :J&oX <nF^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ka V8[|Gn,  
#f]SK[nR  
struct meta_divide s-Tv8goNV  
  { ={&j07,*a  
template < typename T1, typename T2 > H40p86@M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XK@E;Rv  
  { HBXOjr<,{  
  return t1 / t2; 3;{kJQ  
} mNTzUoZF'@  
} ; ;'@9[N9  
0=1T.4+=  
这个工作可以让宏来做: m&,(Jla  
`d`T*_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^Y \"}D  
template < typename T1, typename T2 > \ d^ 8ZeC#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u `6:5k  
以后可以直接用 !z3jTv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Cnh \%OW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X5$Iyis  
(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。。。) xY(*.T9K  
6?J i7F  
@K !T,U  
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 Aw.qK9I  
&B1WtW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bK&+5t&  
class unary_op : public Rettype g:8h|w)  
  { HQhM'x  
    Left l; OA;XiR$xP  
public : Ai3*QX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I,vJbvvl!  
lX4 x*  
template < typename T > "@0]G<H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +iRh  
      { ENs&RZ;  
      return FuncType::execute(l(t)); t-bB>q#3>  
    } Lk}J8 V^2  
7~.9=I'A  
    template < typename T1, typename T2 > V {ddr:]4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dp-z[]})1  
      { ]Q)OL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F{;((VboN  
    } +VOK%8,p  
} ; BUXpC xQ  
c 3)jccWTc  
R!gEwTk  
同样还可以申明一个binary_op LFRlzz;  
j'"J%e]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JU&c.p /  
class binary_op : public Rettype <6 Uf.u`  
  { \"OG6G_>$  
    Left l; Btn]}8K  
Right r; 9EibIOD^/  
public : }N6.Uu 5zI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .|i.Cq8  
f(y:G^V  
template < typename T > 'e'cb>GnA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @<EO`L)Z  
      { ^o&. fQ*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z o(rTCZX  
    } z5*'{t)  
u <v7;dF|s  
    template < typename T1, typename T2 > BuXqd[;K%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M@v.c; Lt  
      { Ne1$ee. NE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Si;H0uPO  
    } MeZf*' J  
} ; F0Yd@Lk$_  
u>a5GkG.  
<$Yd0hxjU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ry6@VQ"NLb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T'Dv.h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a~y'RyA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V/9!K%y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G mA< g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ee76L&:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \d`h/tHk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |[b{)s?x  
下面是修改过的unary_op t!7-DF|N  
ZyFjFHe+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v_GUNRs  
class unary_op e^1Twz3z  
  { gT6jYQ  
Left l; D_zZXbNc  
  5M*:}*  
public : Wt~BU.  
\ta?b!Y),?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JYHl,HH#z  
Y9XEP7  
template < typename T > L`TRJ.GaJ  
  struct result_1 -=\c_\O  
  { j3E7zRm] \  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LyFN.2qw  
} ; kc`Tdn  
1tFNM[R  
template < typename T1, typename T2 > HY:7? <r  
  struct result_2 tf`^v6m%]  
  { ds[|   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d5:c^`  
} ; 9V*qQS5<p  
/hyN;.hpOO  
template < typename T1, typename T2 > *VxgARIL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i?^L/b`H  
  { T{[=oH+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j/?kL{B  
} X$W~mQma6  
fVpMx4&F   
template < typename T > u;2[AQ.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GC}==^1  
  { WdbedU~`Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); .3Oap*X  
} a<bwzX|.  
T1=fNF  
} ; "@2-Zdrr1<  
S;`A{Mow  
Q>Yjy!. <^  
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 VRB;$  
好啦,现在才真正完美了。 ^s"R$?;h  
现在在picker里面就可以这么添加了: dDLeSz$b  
I51@QJX  
template < typename Right > NqWdRU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nZYBE030  
  { /f;~X"!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t;\Y{`  
} KJ4.4Zq{c  
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。 P( 8OQL:  
Qq|57X)P*  
FVJ GL  
Oxd]y1  
JT_ `.(  
十. bind :eVq#3}  
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。 A6(/;+n  
先来分析一下一段例子 DEZve Qr=  
9q~s}='"  
+ ksVtG,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P+/e2Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tK\~A,=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ta\tYZj$  
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。 '/s)%bc  
我们来写个简单的。 Jdj4\j u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s!$7(Q86R  
对于函数对象类的版本: #S"nF@   
_xhax+,! ~  
template < typename Func > {3aua:q  
struct functor_trait #KZBsa@p  
  { $6SW;d+>n  
typedef typename Func::result_type result_type; R8'RA%O9J  
} ; Ds:'Lb  
对于无参数函数的版本: rFL;'Cj@  
t1x1,SL  
template < typename Ret > YUk\Q%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > brUF6rQ  
  { ?&1!vz  
typedef Ret result_type; II,8O  
} ; KPUV@eQ,  
对于单参数函数的版本: ]~siaiN[  
9XB8VKu8  
template < typename Ret, typename V1 > $ (x]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $f7l34Sf3  
  { u]UOSfn  
typedef Ret result_type; g[4WzDF*  
} ; DSn_0D  
对于双参数函数的版本: kE1TP]|  
* r7rZFS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >fQMXfoY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *\F~[  
  { d%n-[ZL  
typedef Ret result_type; X!EP$!  
} ; 8YSAf+{FtK  
等等。。。 :^h$AWR^f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -zfR)(zG  
LZxNAua  
template < typename Func > 4BpZJ~(p  
struct func_return "f OV^B  
  { s!$a \k  
template < typename T > :Zw2'IV  
  struct result_1 AH~E)S  
  { R.<g3"Lm>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  rjnrju+  
} ; e$Pj.>-<=  
mQ"-,mMI  
template < typename T1, typename T2 > pOoEI+t  
  struct result_2 DZtsy!xA  
  { ;Q`lNFa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a0H+.W+]  
} ; ]3Sp W{=^(  
} ; 7WzxA=*#  
)zDCu`  
& wDs6xq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +9sQZB# (  
[j+sC*  
template < typename Func, typename aPicker > >Cq<@$I2EB  
class binder_1 mj7#&r,1l  
  { G$('-3@i`w  
Func fn; 1T n}  
aPicker pk; ?(_08O  
public : gL/9/b4  
1EX;MW-p<T  
template < typename T > E}Uc7G  
  struct result_1 *MW\^PR?  
  { >uEzw4w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &s>Jb?_5Mx  
} ; S)"Jf?  
b^vQpiz  
template < typename T1, typename T2 > ) Hr`M B  
  struct result_2 YKK*ER0  
  { &s!@29DXR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2=!RQv~%  
} ; Y"$xX8o  
b4Ekqas  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6[AL|d DK  
KLk~Y0$:v  
template < typename T > N?`' /e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Ftu  
  { l,aay-E  
  return fn(pk(t)); V0a3<6@4  
} aw&,S"A@  
template < typename T1, typename T2 > '8kP.l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~6md !o%i  
  { )NT*bLRPQ  
  return fn(pk(t1, t2)); (A.C]hD  
} h 'nY3GrU  
} ; EU Fa5C:  
6j|{`Zd)G  
j3ls3H&  
一目了然不是么? 0jWVp- y  
最后实现bind 4E}Yt$|  
2y1Sne=<Kb  
HTTC TR  
template < typename Func, typename aPicker > lPAQ3t!,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SSzIih@u  
  { E2+`4g@{8<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MomwX  
} ;8 lfOMf  
vW@=<aS Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y8t8!{ytg  
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。 ?:9"X$XR  
8zq=N#x  
十一. phoenix sNFlKQ8)Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $<[79al#  
4s oJ.j8  
for_each(v.begin(), v.end(), *lJxH8\  
( |u p  
do_ ?+8\.a!  
[ uCB=u[]y4  
  cout << _1 <<   " , " ;722\y(Y  
] ;-Aa|aT!  
.while_( -- _1), +1!ia]  
cout << var( " \n " ) >+T)#.wo&  
) f* wx<  
); fI|$K )K  
p5*jzQ  
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: 4?01s-Y  
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 L-&\\{ X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _,*r_D61S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KqP#6^ _  
)=(kBWM  
M869MDo  
template < typename Cond, typename Actor > *qpSXmOz  
class do_while M)(DZ}  
  { Z4bNV?OH  
Cond cd;  LFV%&y|L  
Actor act; + >!;i6|  
public : b\,+f n  
template < typename T > tX~w{|k  
  struct result_1 /dIzY0<aO  
  { dDGQ`+H9  
  typedef int result_type; ]eV8b*d6  
} ; K:WDl;8 (d  
62NsJ<#>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b#o|6HkW  
]/{)bpu  
template < typename T > :rP=t ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zj Z^_X3  
  { iU:cW=W|M\  
  do >8[Z.fX  
    { z'7]h TA  
  act(t); y>ktcuML  
  } eszG0Wu  
  while (cd(t)); 43 :X,\~)  
  return   0 ; 1xx}~|F?|  
} ]I6  J7A[  
} ; 0tJ Z4(0  
_tycgq#  
@PIp* [7oC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8xMX  
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。 c+GG\:gM  
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。 Ni7nq8B<  
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。 -I%5$`z  
下面就是产生这个functor的类: rS Ni@;   
c[s4EUG  
(w zQ2Dk  
template < typename Actor > ?r!o~|9|  
class do_while_actor [<TrS/,)>  
  { "EJ~QCW*Yh  
Actor act; -ze J#B)C  
public : R^e'}+Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K.yb ^dg5  
23jwAsSo  
template < typename Cond > IvNT6]6 P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iJ|uvPCE  
} ; K|s, ru  
Y\hBd$lQ~  
fd9k?,zM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L \iFNT}g`  
最后,是那个do_ VG~Vs@c(  
KG{St{uJ  
lr$zHI7_`  
class do_while_invoker N)Z?Z+ }h  
  { >C~6\L`c  
public : 8JUwf  
template < typename Actor > m) D|l1AtF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +W+|%qM,\  
  { {Hk}Kow  
  return do_while_actor < Actor > (act); <\S:'g"(  
} W!(LF7_!  
} do_; "^iYLQOC  
&Hnz8Or!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FE;x8(;W8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uvS)8-o&F  
最后来说说怎么处理break和continue wUM0M?_p[  
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。 '4<1 1(U  
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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