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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3Cmbt_WV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tSran  
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, }m0* w3  
=~6A c}$  
6^y*A!xY  
xCGa3X  
  class filler jU.z{(s  
  { d*$$E  
public : /#lhRNX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T'B43Q  
} ; ]=!wMn**  
#pO=\lJ,  
`dekaRo  
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: 8 9o&KF]  
Fv$5Zcf  
&~)PB |  
zrVw l\&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,r^zDlS<q  
KM li!.(b  
k%Dpy2uH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nb dm@   
+A%|.;  
-d5b,leC^  
p)v|t/7  
二. 战前分析 pW$ZcnU  
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。 Ey96XJV  
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 V,:^@ 7d  
~A^E_  
Yw @)0%G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qg1s]c~0u  
  /* --------------------------------------------- */ 9'+Eu)l:  
vector < int *> vp( 10 ); "g27|e?y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zGgPW  
/* --------------------------------------------- */ M|8vP53=q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #$W02L8  
/* --------------------------------------------- */ VF[$hs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~ +DPq|-O  
  /* --------------------------------------------- */ Z 0&=Lw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XzLB#0  
/* --------------------------------------------- */ 'kU5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ov;1=M~RF  
Nl/^ga  
=T"R_3[NC  
TL u+5f  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nini8@d  
1._1, _2是什么? N)yCGo  
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。 ]q^6az(Ud  
2._1 = 1是在做什么? zI-]K,!  
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。 u7||]|2  
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。 m8[XA!,  
Q$,AQyBlqc  
yuP1*QJ%  
三. 动工 {:=sCY!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m&S *S_c  
-sjyv/%_  
[G!#y  
^]rPda#  
template < typename T > >lPWji'4;  
class assignment W*2d!/;7>  
  { j xc^OsYj  
T value; wWkMvs  
public :  'ug:ic  
assignment( const T & v) : value(v) {} I9  (6  
template < typename T2 > _v6x3 Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !d.bCE~  
} ; `\-<tk9  
-v %n@8p  
^sVr#T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 216=7O2F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i(qZ#oN  
_DouVv>  
}INj~d<:  
3xIelTf*  
  class holder 9%Eo<+my h  
  { ]9 $iUA%Ef  
public : 'fjouO  
template < typename T > =h\unQ1T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c_4K  
  { 3 \}>nE  
  return assignment < T > (t);  Q}9!aB,  
} !8e;3W  
} ; EVlj#~mV  
vf5q8/a  
9?iA~r|+  
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: 0%<OwA2d  
=`ZRPA!aY  
  static holder _1; lqTc6@:D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b4qMTRnv  
72CHyl`|l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s0O]vDTR,H  
而不用手动写一个函数对象。 S]&:R)#@  
BCfmnE4%  
KKq%'y)u^  
_\8jnpT:  
四. 问题分析 [l/!&6  
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。 jF-: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。 !r8_'K5R(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >0z`H|;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D;&\)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8@[S,[  
jlA6~n  
五. 问题1:一致性 aGd wuD  
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?| ?b:Pl{?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !1Hs;K  
KL6B!B{;  
struct holder %JHv2[r^P  
  { '?jsH+j+  
  // L+S)hgUH  
  template < typename T > NLra"Z  
T &   operator ()( const T & r) const HC} vO0X4  
  { \%&A? D  
  return (T & )r; vV xw*\`<6  
} @t a:9wZ  
} ; qyxd9Lk1  
dk^jv +  
这样的话assignment也必须相应改动: P-a8S*RRa  
?em8nZ'  
template < typename Left, typename Right > HUMy\u84H  
class assignment k33\;9@k  
  { <S=( `D  
Left l; RcO"k3J  
Right r; ",&QO 7_  
public : {_-T!yb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v)T# iw[  
template < typename T2 > P6Y+ u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vz$xV!  
} ; '#yqw%  
`Th~r&GvF  
同时,holder的operator=也需要改动: hsQDRx%H}  
Xy%||\P{)  
template < typename T > ~&<t++ g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }LCm_av  
  { Lu {/"&)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]\KVA)\  
} "9r$*\wOf  
_?:jZ1wZ  
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。 m5iCvOP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E a&NJ]& g  
aXQS0>G%(  
return l(rhs) = r; S't9F  
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。 dVYY:1PS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zt: !hM/Vt  
xh bN=L  
template < typename Tp > v@|<.  
class constant_t qF4tjza;k  
  { w$/lq~zU  
  const Tp t; h$kz3r;b,"  
public : r&m49N,d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I]` RvT  
template < typename T > |YsR;=6wT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :P}3cl_  
  { :Rb\Ca  
  return t; 4/|x^Ky>G  
} _,!0_\+i  
} ; u{_,S3Aa  
{daX?N|V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #%Bt!#  
下面就可以修改holder的operator=了 ?[d4HKs  
>({qgzV`  
template < typename T > eJTU'aX*   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A[uE#T ^  
  { ':fp|m)M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3nG.ah  
} +Ps.HW#NY  
WI4<2u;  
同时也要修改assignment的operator() O_8 SlW0e  
m{Vd3{H40  
template < typename T2 > 7H)$NG<U$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,eBC]4)B6  
现在代码看起来就很一致了。 pe vXixl  
{o5|(^l  
六. 问题2:链式操作 k7Bh[ ..!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )`rD]0ua;  
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。 I4G0 !"T+  
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。 LWv<mtuYf  
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。 b'\Q/;oz>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tk?uJIS :  
D#L(ZlD4  
template < typename T > q4[8\Ua  
struct result_1 {6H[[7i  
  { }lIc{R@H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V*b/N  
} ; Cu8mNB{H  
T4] 2R  
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: F*[E28ia&  
qg& /!\  
template < typename T > @w8} ]S  
struct   ref ;.uYWP|9  
  { c'i5,\ #X  
typedef T & reference; `Y:]&w  
} ; e&;e<6l&{  
template < typename T > n"htx|v  
struct   ref < T &> FL' }~il  
  { Jz` jN~  
typedef T & reference; BDI@h%tJb:  
} ; :oZ<[#p"*  
6p4BsWPx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2.aCo, Kb;  
QcL@3QC  
template < typename T > U0_)J1Yp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D_d>A+  
  { xRD+!3  
  return l(t) = r(t); ;[::&qf  
} G`zNCx.  
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。 Mpojabsh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZU`9]7"87B  
Uw("+[5O0  
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 zbxW U]<S?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _=~u\$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p[C"K0>:_F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G1 "QX  
最后的布局是: k`m7j[A]l  
                Add +r3)\L{U  
              /   \ oIE 1j?  
            Divide   5 :EV.nD7  
            /   \ 9,'m,2%W  
          _1     3 Qb^G1#r@C  
似乎一切都解决了?不。 $Aw@xC^!  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f\hMTebma$  
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。 ]?4;Lw  
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!- [  
Vx$;wU Y  
template < typename Right > %Xd*2q4*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'Tm1Mh0Fso  
Right & rt) const ,GH`tK_  
  { b]]8Vs)'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0#8   
} zvV&Hks-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v8ap"9b  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @PvO;]]%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *DPX4 P  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <IZt]P  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7.h{"xOx{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2%pED xui  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '0D$C},^|8  
xG/Q%A  
template < class Action > N]+6<  
class picker : public Action 5?-HQoT)G  
  { "ioO_  
public : wmr?ANk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N_c44[z 1  
  // all the operator overloaded zTg\\z;  
} ; {]Zan'{PCO  
5.6tVr  
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。 (!nkv^]  
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: cj[b^Wv:  
Ks%0!X?3q  
template < typename Right > `*8}q!.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?Zb+xNKJ(  
  { 3NpB1lgh&:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q}P@}TE  
} %l7[eZ{Y  
J9mK9{#q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <T_3s\  
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。 bTD?uX!^@  
cT'Bp)a  
template < typename T >   struct picker_maker XGSFG ~d  
  { 072C!F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IA`voO$  
} ; 8TP$?8l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )=~&l={T  
  { 1q7&WG  
typedef picker < T > result; <VxA&bb7c  
} ; P-\f-FS  
-+WAaJ(b  
下面总的结构就有了: {zb'Z Yz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cZh0\Dy U  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .C^P6S2oJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 huC{SzXM  
至此链式操作完美实现。 +Ryj82;59z  
G WIsT\J  
;b{#$#`=  
七. 问题3 zq};{~u(  
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。 rwq   
e S8(HI6{^  
template < typename T1, typename T2 > 59Pc:Gg;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R0-0  
  { bB_LL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jp=qPG|  
} ?J:w,,4m  
H+[?{+"#@l  
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: 1 (<n^\J(  
eI1zRoIl-  
template < typename T1, typename T2 > A%8 Q}s$<s  
struct result_2 +_]Ui| l  
  { G8M~}I/)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6(8 F4[D  
} ; DsHF9Mn  
_EMI%P& s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? layxtECP(  
这个差事就留给了holder自己。 d {!P c<  
    2)=whnFS  
T)zk2\u  
template < int Order > `yfZ{<  
class holder; MLdwf}[  
template <> F8w7N$/V",  
class holder < 1 > FS"Ja`>j~  
  { n{QyqI  
public : %B@NW2ZQ[  
template < typename T > |<{SSA  
  struct result_1 J`5VE$2M  
  { :j]6vp 6  
  typedef T & result; }%XB*pzQ  
} ; ?6 2zv[#  
template < typename T1, typename T2 > ["nWIs[h  
  struct result_2 Pim  
  { ^y>V-R/N  
  typedef T1 & result; `he# !"  
} ; R,T0!f  
template < typename T > Qy:yz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g+o$&'\  
  { 0eO!,/  
  return (T & )r; >"/TiQt  
} #. Dl1L/  
template < typename T1, typename T2 > ^6Aa^|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6@|!m'  
  { 6O/L~Z*t  
  return (T1 & )r1; =)bOteWM  
} GIlaJ!/  
} ; Xf;!w:u  
\B')2phE  
template <> S[y'{;  
class holder < 2 > g;Fd m5Q  
  { |e8A)xM]wC  
public : 0faf4LzU!  
template < typename T > jpi,BVTI-X  
  struct result_1 +Vg(2Xt  
  { @IL@|Srs8  
  typedef T & result; 4"PA7 e  
} ; )-+tN>Bb  
template < typename T1, typename T2 > f.ua,,P.  
  struct result_2 >0kL9_9{  
  {  mTH[*Y,  
  typedef T2 & result; Fz8& Jn!  
} ; a/E(GQ,,  
template < typename T > |%4nU#GoB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ';eAaDM  
  { Tx ?s?DwC  
  return (T & )r; fCa lR7!  
} V,ZRX}O  
template < typename T1, typename T2 > xD7Y"%Pbx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hpOY&7QUTD  
  { Y+S<?8pA  
  return (T2 & )r2; d >M0:  
} rDaiA x&  
} ; %.[AZ>  
gd3MP^O1  
 t":^:i'M  
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> >。 7OZ0;fK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D{]w +  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l7ES*==&@0  
fNr*\=$  
return l(i, j) = r(i, j); ADP[KZO$ 4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )$Fw<;4  
#SLi v  
  return ( int & )i; 9MRe?  
  return ( int & )j; R{4[.  
最后执行i = j; "gpfD-BX  
可见,参数被正确的选择了。 Ejf>QIB  
n-9X<t|*?a  
b4^a zY  
VjSbx'i  
o,1Fzdh6(  
八. 中期总结 YcaLc_pUx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A|L-;P NP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M>Ws}Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D>#Jh>4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mnMY)-6C  
MM+nE_9lV  
53 ^1;  
!]f:dWSLB  
~o ;*{ Q  
G_p13{"IM  
九. 简化 `4]-B@ 7_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Xo4K!U>TzZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yw?UA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BYDOTy/%nJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &_6B{Q  
  +-*/&|^等 hzk]kM/OC  
2. 返回引用。 7^8<[8  
  =,各种复合赋值等 !Ys.KDL  
3. 返回固定类型。 Ps MCs|*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .7zdA IKW  
4. 原样返回。 tO QY./I  
  operator, R75np^  
5. 返回解引用的类型。 b!|c:mE9|  
  operator*(单目) ^$O,Gy)V  
6. 返回地址。 z+@Jx~<i  
  operator&(单目) ?Da!QH >,]  
7. 下表访问返回类型。 n|iO)L\9aB  
  operator[] {Uu|NA87Cd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A0Hsd  
  operator<<和operator>> Z4Qq#iHZR  
Ih0kd i  
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。 V5LzUg]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g)k::k)<e  
V`"A|Y  
template < typename Left > X}3o  
struct value_return 1vBXO bk  
  { 6jtnH'E/  
template < typename T > v iY&D  
  struct result_1 MkG*6A  
  { Cc,,e`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `=3:*.T*  
} ; ',p`B-dw  
1e#}+i!a  
template < typename T1, typename T2 > t1YVE%`w  
  struct result_2 WY%'ps _]<  
  { =sW(2Im  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p9)'nU'\t  
} ; +K%4jIm  
} ; e[7n`ka '  
Xj<B!Wn*Xb  
LN?W~^gsR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !7-dqw%l  
x-/`c  
下面我们来剥离functor中的operator() /_P5U E(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >{^&;$G+*  
Rs cU=oaKi  
return l(t) op r(t) X)|b_3Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +mN]VO*y  
return op l(t) =q( ;g]e  
return op l(t1, t2) Hinz6k6!  
return l(t) op xCMcS~ 3/  
return l(t1, t2) op -qBrJ1*  
return l(t)[r(t)] {(#>%f+|C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] : YU_ \EV  
)FkJ=P0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Bp`?inKBOd  
单目: return f(l(t), r(t)); XOzd{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >?q()>l  
双目: return f(l(t)); mh"&KX86W  
return f(l(t1, t2)); lmZ Ssx  
下面就是f的实现,以operator/为例 dw8Ce8W  
uFIr.U$V  
struct meta_divide ^E8XPK]-~  
  { @O/-~, E68  
template < typename T1, typename T2 > %W=S*"e-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <8>gb!DG  
  { V&E)4KBOs  
  return t1 / t2; EC2KK)=n}  
} s HSZIkB-r  
} ; 5uu Zt0V\  
~1Q$FgLk  
这个工作可以让宏来做: Lc!% 3,#.  
|>(;gr/5(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lmx95[#@a  
template < typename T1, typename T2 > \ O<Rm9tZ8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W|oLS  
以后可以直接用 iXt >!f*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gf^"s fNk  
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 @54D<Lj  
(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。。。) hTZaI*  
pDO&I]S`q0  
(5] |Kcp|  
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 jemg#GB8  
q"@Y2lhD!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E-_FxBw  
class unary_op : public Rettype EM+#h'%-  
  { L<encPJt  
    Left l; cTpAU9|(  
public : =l TV2C<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  "MD  
hmv"|1Sa!~  
template < typename T > Iq`:h&'!L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f\FubL  
      { ,c#=qb8""  
      return FuncType::execute(l(t)); 8*;88vW"2  
    } sG`:mc~0   
JW;DA E<  
    template < typename T1, typename T2 > ,lLkAd?q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4i>sOP3 B  
      { x'OE},>i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s_A<bW566F  
    } 1-4iy_d  
} ; ,rT62w*e  
RfVVAaI  
)54;YK  
同样还可以申明一个binary_op y| *X  
S+G!o]&2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C~Fdo0D  
class binary_op : public Rettype p}%T`e=Z9  
  { mrR~[533j  
    Left l; p.kJNPO\@  
Right r; #E%0 o  
public : LwQq0<v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r]p 0O(  
(a0q*iC%  
template < typename T > m0+X 109  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :|3n`,  
      { SnsOuC5Ah  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kYBy\  
    } t(YrF,  
j^ VAA\  
    template < typename T1, typename T2 > _zq"<Q c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zrWkz3FN  
      { T >X nVK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zi5d"V[}T  
    } IKx]?0sS  
} ; / E~)xgPM<  
=c 3;@CO  
Ww&~ZZZ {  
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 8.4 1EKr2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J0@<6~V6o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sq"O<FmI  
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。 *5'U3py  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cs[_5r&:  
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。。。 ,;LxFS5\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .:?X<=!S&t  
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) V3 j1M?>  
下面是修改过的unary_op ns|)VX   
)&R^J;W$M1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;fLYO6  
class unary_op x _&=IyU0j  
  { :td#zM  
Left l; LWQ.!;HYp  
  kk_$j_0  
public : k*)O]M<,  
%$K2$dq5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cNX,%  
GORu*[U8  
template < typename T > <T?H H$es)  
  struct result_1 >*#clf;@p  
  { C{mL]ds<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HAa2q=  
} ; kigq(a  
$2u^z=`b!%  
template < typename T1, typename T2 > X2>qx^jT  
  struct result_2 thWQU"z4  
  { bvZTB<rA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Q7)6%  
} ; hs'J'~a  
 X$:r  
template < typename T1, typename T2 > 5 fpBzn$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .I%p0ds1r  
  { 6")co9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FwU*]wx|{  
} '_)NI  
Hd)z[6u8eT  
template < typename T > 3m1]Ia -9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {oIv%U9  
  { 0@;kD]Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); QIl![%  
} *Jd,8B/hC  
xi5/Wc6  
} ; O&=40"Dr  
TUeW-'/1  
hVQ TW[  
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 =*f>vrme  
好啦,现在才真正完美了。 >?b<)Q*<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4 I}xygV  
ppcuMcR{  
template < typename Right > 0:K4,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b?&=gm%oU  
  { cZ$!_30N+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "52nT  
} _H#l&bL@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。 JI1O(  
\VW&z:/*pZ  
]V9z)uz  
,,+ ~./)  
H]:z:AAvX  
十. bind {bF95Hs-  
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。 # L\t)W  
先来分析一下一段例子 i*16k dI.  
!6:q#B*  
Pw4j?pv2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !ra CpL9;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #A|~s;s>N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1c=Roiq  
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。 5H_%inWM  
我们来写个简单的。 ,6[}qw) *  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X8T7(w<0%f  
对于函数对象类的版本: <,~ =o  
Uk5O9D0 He  
template < typename Func > 9g" 1WZ!  
struct functor_trait [,_M@g3  
  { amI$0  
typedef typename Func::result_type result_type; V'h O  
} ; [0GM!3YJ7  
对于无参数函数的版本: WWF#&)ti  
\6B,\l]$t@  
template < typename Ret > g;(r@>U.r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X-di^%<  
  { 0y4z`rzTn  
typedef Ret result_type; 8uME6]m i  
} ; dG{`Jk  
对于单参数函数的版本: 2aUz.k8o  
\\jB@O  
template < typename Ret, typename V1 > t" 1'B!4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hoASrj{s  
  { qx5X2@-;:  
typedef Ret result_type; ~B%EvG7:n  
} ; R<mLG $  
对于双参数函数的版本: :V2j'R,  
V"VWHAu*.w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9frx60  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 96F:%|yG  
  { \S;% "0!  
typedef Ret result_type; 8xmw-s)  
} ;  >p!d(J?  
等等。。。 I=hgfo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uAyj##H  
U-TwrX  
template < typename Func > uqZLlP#&#  
struct func_return bWv6gOPR3  
  { /#$bb4  
template < typename T > <C6/R]x#  
  struct result_1 )iy>sa{  
  { (~pcPGUG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {mL/)\  
} ; ZP?k|sEH  
nvD"_.KrJ  
template < typename T1, typename T2 > @Risab n  
  struct result_2 c i7;v9  
  { "<6pp4*I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !5`}s9hsF_  
} ; <-Q0WP_^  
} ; zx(j6  
/db?ltb  
[CPZj*|b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =[{Pw8['  
p{Pa(Z]G  
template < typename Func, typename aPicker > 6WfyP@ f  
class binder_1 w^|,[G ^}H  
  { wt2S[:!p  
Func fn; o9wg<LP  
aPicker pk; yN3Tk}{V  
public : JIb<>X,  
p w>A Q  
template < typename T > 8<n8joO0  
  struct result_1 gn%#2:=pVu  
  { #EHBS~^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qsvUJU  
} ; #-'}r}1ZT  
7v,>sX  
template < typename T1, typename T2 > EE}NA{b  
  struct result_2 !a~x |pjJ  
  { $+P v fQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2)j\Lg_M  
} ; iLmU|jdE  
ys#M* {?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v9inBBC q  
;g*X.d  
template < typename T > >t D-kzN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o B6" D  
  { !'{j"tv  
  return fn(pk(t)); rB4#}+Uq  
} fykN\b  
template < typename T1, typename T2 > xZ@Y`2A':  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22BJOh   
  { ^7"%eWT`  
  return fn(pk(t1, t2)); raqLXO!j  
} 3$Is==>7  
} ; E<\\'VF  
*<Ddn&_  
oVq@M  
一目了然不是么? \B}W(^\wg;  
最后实现bind c<D Yk f  
Ra{B8)Q  
COHJJONR  
template < typename Func, typename aPicker > mr('zpkRq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pRU6jV 6e)  
  { 8W$="s2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q ,;x;QR4  
} N\uQ-XOi  
Ec\x;li! *  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .oK7E(QJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &\"fH+S  
QIV<!SO  
十一. phoenix 6U&Uyd)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z!3Z^d`  
rmabm\QY  
for_each(v.begin(), v.end(), %'=oMbi>i4  
( Qy70/on9  
do_ VuPET  
[ dt \O7Rjw8  
  cout << _1 <<   " , " <oXsn.'\  
] i3%~Gc63  
.while_( -- _1), ~qqtFjlG^  
cout << var( " \n " ) q~w;C([k_  
) l?R_wu,Q  
); L3GJq{t  
\ yOZ&qU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bv+e'$U3  
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 }cPV_^{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7q^/.:wlf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qXhrK /  
{30<Vc=  
CYn}wkz  
template < typename Cond, typename Actor > c|.:J]  
class do_while PaDT)RrEM  
  { 0iL8i#y*  
Cond cd; FRg6-G/S  
Actor act; )F$Stg3e  
public : 41zeN++  
template < typename T > ZbrE m  
  struct result_1 j |i6/Pk9J  
  { !6%G%ZG@3-  
  typedef int result_type; GawO>7w8  
} ; AO]lXa  
qnS7z%H8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IY19G U9  
Kulg84<AwM  
template < typename T > B.G!7>=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f2u2Ns0Ym  
  { \\lC"Z#J`  
  do R:xmcUq} (  
    { u#,]>;  
  act(t); M/DTD98'N  
  } 6~8 RFf"  
  while (cd(t)); *]eZ Y  
  return   0 ; q kKABow  
} "pPNlV]UA^  
} ; E\zhxiI  
^~aSrREo  
|pgkl`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :L[6a>"neE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vj b?N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CHU'FSq!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 **q/'K  
下面就是产生这个functor的类: %PS-nF7v  
A;!FtD/  
)2$_:Ek  
template < typename Actor > GVM#Xl}w9  
class do_while_actor 5ZcnZlOOQ  
  { 0/6&2  
Actor act; ]]Z,Qu#<-  
public : 8bGq"!w-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8<kme"% s  
qL P +@wbJ  
template < typename Cond > =c,gK8C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K7.<,E"M.  
} ; 2T5xSpC  
+i^s\c!3;  
f3N:MH-c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8Vn6* Xn  
最后,是那个do_ }$)<k  
*o[%?$8T  
duS #&w  
class do_while_invoker r+\z0_' w6  
  { %p9bl ,x  
public : c6HU'%v  
template < typename Actor > zK 2wLX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UW*aSZ/?  
  { ?lK!OyCkc  
  return do_while_actor < Actor > (act); h9I )<_}R  
} X*"K g  
} do_; nIjQLx  
RFJ;hh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FZ9<Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hwzUCh 5!  
最后来说说怎么处理break和continue g#4gGhI  
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。 +V@=G &Ou0  
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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