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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m98k /w_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yYdXAenQ  
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, v1 oSf  
~v,LFIT  
)OH!<jW  
i>,5b1x~  
  class filler RLulz|jC  
  { |}q0 G~l  
public : !M^pL|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z1\_[GA  
} ; ZQl[h7c/N  
a%(1#2^`q!  
`p#A2Ap 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: *TE6p  
7GK| A{r  
LUo3y'  
.Ji r<"*<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P$]Vb'Fz  
g-}Vu1w0{6  
,fET.s^|U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,Z>RvLl  
_7$j>xX  
0yAvAx  
j*QY_Ny*  
二. 战前分析 J4lE7aFDA~  
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。 W11_MTIU  
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 2U|Nkm  
*GRhZ~U  
Ju+@ROZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yg\A&0I  
  /* --------------------------------------------- */ O%c6vp7  
vector < int *> vp( 10 ); ~~5kAY-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8%`Sx[  
/* --------------------------------------------- */ gdCU1D\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {_[l,tdZ  
/* --------------------------------------------- */ &,$A7:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g s'bv#4yd  
  /* --------------------------------------------- */ @4$F%[g h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G =< KAJ  
/* --------------------------------------------- */ SC|cCK hqi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M9f*7{c  
u%}vTCg*p  
)[nzmL*w  
t'9E~_!C  
看了之后,我们可以思考一些问题: IyP\7WZ  
1._1, _2是什么? D;d;:WT5  
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。 y[r T5ed  
2._1 = 1是在做什么? 9=< Z>  
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。 'R=o,=  
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。 &I!2gf  
:hJhEQH(9  
]E=JUYf0  
三. 动工 oTx#e[8f{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lc5NC;JR  
N(1jm F  
a-QHm;_S  
o@pM??&x  
template < typename T > Rut6m5>  
class assignment / m?Z!  
  { j/Bzbjq"  
T value; 5@Py`  
public : Nr(WbD[T  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8sbS7*#  
template < typename T2 > 8o{ SU6pH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f "-<Z_  
} ; UNY>Q7  
^`dp!1.+  
'!f5|l9SC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1.>sG2*P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YKM(qh2  
{L4^IKI  
xc*ys-Nv  
s#qq% @  
  class holder :'!?dszS  
  { cL1cBWd  
public : 7<1Y%|x`  
template < typename T > 4]dPhsey  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m CdkYN#  
  { E&K8hY%5  
  return assignment < T > (t); fp>o ^+VB  
} hF2 G{{8A  
} ; =lDmP |^  
TR%?U/_4;r  
YK[O#V  
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: ?2=c'%w7  
^OQ_iPPI  
  static holder _1; /?J_7Lg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U`8)rtYw  
,5L &$Q6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oFIs,[ Go  
而不用手动写一个函数对象。 |x kixf4zz  
!8A5Y[(XD  
H"&N<"hw  
[yVU p+  
四. 问题分析 <B``/EX^  
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。  u?'X%'K*  
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。 bpU^|r^W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _D+7w'8h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +b{h*WWdj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {u5)zVYC,U  
49kY]z|"w  
五. 问题1:一致性 yNN2}\[.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oNEU?+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ] 2b@mX  
?3z x?>sG  
struct holder YInW)My.h  
  { H[G EAQO  
  // j`tUx# h  
  template < typename T > em W#ZX  
T &   operator ()( const T & r) const R0=/ Th -  
  { T!*7G:\f"  
  return (T & )r; ev@1+7(  
} 2]C0d8=*?  
} ; -pjL7/gx  
tx.YW9xD  
这样的话assignment也必须相应改动: ER|5_  
*yX_dgC>[  
template < typename Left, typename Right > ?=T&|pp  
class assignment j1d=$'a "  
  { $qEJO=v  
Left l; <w:fR|O  
Right r; C<7J5  
public : LvAIAknc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HR V/ A  
template < typename T2 > ~&q e"0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I7Eg$J&  
} ; M1g|m|H7  
'"KK|]vJ  
同时,holder的operator=也需要改动: U{_O=S u  
>H%8~ Oek  
template < typename T > #".{i+3E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aY?}4Bx  
  { ]v#T'<Nl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6zI?K4o  
} UHg^F4>4  
!C+25vup  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Wx-{F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]pGr'T~Gj  
h*KhH>\  
return l(rhs) = r; AKWw36lm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hQ\]vp7V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /2U.,vw  
Y{S/A*X  
template < typename Tp > );*GOLka  
class constant_t D0-e,)G}V,  
  { IQ~()/;3d  
  const Tp t; >/n/n{{  
public : w5|"cD#8A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5 QT9  
template < typename T > 8q0 .yhb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k+i=0 P0mf  
  { -`gC?yff:  
  return t;  K A<  
} H _2hr[  
} ; <zUmcZ  
TRiB|b]8Q#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +GGj*sD  
下面就可以修改holder的operator=了 5eU/ [F9  
'nLv0.7*  
template < typename T > qI"mW@G~H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &0l Nj@/  
  { un\^Wmbw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :I7MP   
} *V\kS  
1jF}g`At  
同时也要修改assignment的operator() 4+~+`3;~v  
`=>Bop)  
template < typename T2 > S%4hv*_c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n/6A@C  
现在代码看起来就很一致了。 (=\P|iv  
C6Mb(&  
六. 问题2:链式操作 mPu5%%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  z/ i3  
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。 ,=ICSS~9l  
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。 Vz#cb5:g  
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。 R'3i { 1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TwkzX|  
5_O.p3$tV  
template < typename T > eu4x{NmQ  
struct result_1 hN}X11  
  { vrbS-Z<S9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wx1uduT)  
} ; emaNmpg  
F0yh7MItV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J2R<'(  
Ug"B/UUFd  
template < typename T > l5MxJ>?4%B  
struct   ref PFc02 w  
  { v3/cNd3  
typedef T & reference; C +IXP  
} ; 'D-imLV<<  
template < typename T > V*AG0@& !  
struct   ref < T &> qB&*"gf  
  { a2i   
typedef T & reference; j4l7Tx  
} ; (I+-wki"e  
x|Ei_hI-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v|"{x&I.  
=:2V4H(F  
template < typename T > 3)xV-Y9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -{w&ya4X  
  { k-89(  
  return l(t) = r(t); Uarb [4OZ  
} Soa.thP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *0iP*j/]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EmH{G  
ucn aj|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mkWIJH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XI0O^[/n{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U/ZbE?it>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }C'z$i( y  
最后的布局是: 6>"0H/y,  
                Add n% *u;iG  
              /   \ gC3{:MC-G  
            Divide   5 wb{y]~&6K  
            /   \ *n*OVI8L  
          _1     3 wF%XM_M  
似乎一切都解决了?不。 *yf+5q4t  
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。 kY|_wDBSb\  
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。 p$ko=fo-*_  
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: S:5Nh^K  
,4\vi|  
template < typename Right > Rub""Ga  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @wg*~"d  
Right & rt) const Y,8M[UIK  
  { $HH(8NoL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *s!8BwiE  
} _ x7Vyy5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :4WwCpgz,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9+/<[w7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N( /PJJ~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 We9mkwK7C  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fEpY3od  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ja:%j&:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1{,WY(,c  
Mpj3<vj   
template < class Action > ~@-Az([H  
class picker : public Action <1@_MY o  
  { GJW1|Fk  
public : E:i3 /Ep?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KctD=6  
  // all the operator overloaded ^C'k.pV n~  
} ; 4Q]+tXes  
"_(o% \"7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 kL&^/([9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v/^2K,[0>  
y/PEm)=Tt  
template < typename Right > n3)g{K^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~U^0z|.  
  { # v v k7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J>+Dv?Ni$  
} gy>2=d  
BBp Hp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dJ|]W|q<  
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。 PGybX:L  
YsTfv1~z#  
template < typename T >   struct picker_maker zX5p'8-  
  { d8x$NW-s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O" z=+79q  
} ; {o]OxqE@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *m|]c4  
  { E]g KJVf9[  
typedef picker < T > result; beq)Frn^  
} ; } HvVL}7  
O|OPdD  
下面总的结构就有了: XjX<?W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P= ]ZXj[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L$jRg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +ivz  
至此链式操作完美实现。 ir\   
i %z}8GIt'  
AQFx>:in  
七. 问题3 KcSvf;sx  
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。 (K2 p3M^  
#!5GGe{I  
template < typename T1, typename T2 > ."h;H^5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B[Tw0rQ  
  { 0.Iw/e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Gud!(5'  
} f[%iRfUFw  
Ya>cGaLq  
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: 21;n0E  
$ D45X<  
template < typename T1, typename T2 > ;id  
struct result_2 `yxk Sb  
  { ?n_Y _)9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %fxGdzu7.  
} ; hup]Jk  
PS6G 7  
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? paF2{C)4  
这个差事就留给了holder自己。 vF*H5\ m<a  
    {)Gh~~57_W  
\(Hg_]>m  
template < int Order > tBf u{oC  
class holder; CqF< BE  
template <> OCX?U50am  
class holder < 1 > $y`|zK|G-  
  { #_H=pNWe  
public : nhy3E  
template < typename T > 6%5A&&O(b  
  struct result_1 NcPzmW{#;g  
  { 9,F(f}(t  
  typedef T & result; 3nG(z>  
} ; .!Z.1:YR  
template < typename T1, typename T2 > ;)o%2#I  
  struct result_2 [OM Kk#vW  
  { A]>0lB  
  typedef T1 & result; @ VJr0  
} ; 0tl  
template < typename T > *ZY{^f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3<Cd >o.  
  { 8T1`TGSFC  
  return (T & )r; L1aN"KGMF  
} t<$yxD/R  
template < typename T1, typename T2 > 7IFUsli]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &\5T`|~)!  
  { =JEnK_@?K\  
  return (T1 & )r1; 0$P40 7  
} z[7U>q[E  
} ; 8_ju.h[  
)+ S"`  
template <> ,.E:mm  
class holder < 2 > 3J@# V '  
  { IoA"e@~t  
public : 56L>tP  
template < typename T > ?X=9@m  
  struct result_1 $3FFb#r  
  { ? Bk"3{hl  
  typedef T & result; /TpM#hkq/2  
} ; gmrj CLj  
template < typename T1, typename T2 > KUB"@wUr  
  struct result_2 $H-s(3vq  
  { B_:K.]DK`  
  typedef T2 & result; VCh%v-/  
} ; Amz7j8zJ  
template < typename T > t6j(9[gGq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h NP|  
  { ,Kdvt@vle  
  return (T & )r; R` /n sou  
} 3"q%-M|+Q  
template < typename T1, typename T2 > R{4O*i8#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ncu> @K$n  
  { Y5(`/  
  return (T2 & )r2; \alRBHqE  
} "IB)=Hc  
} ; `kFxq<?aK  
jb77uH_  
G*Qk9bk9  
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> >。 X8Gw8^t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A4'v Jk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "bC8/^  
z07!i@ue~  
return l(i, j) = r(i, j); RN!oflb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .w&{2,a3  
/eZA AH  
  return ( int & )i; g pO@xk$  
  return ( int & )j; !a?o9<V  
最后执行i = j; 3WaYeol`  
可见,参数被正确的选择了。 I:='LH,  
m3.d!~U\  
$(C71M|CT  
:#b[gWl0Ru  
utRvE(IbmV  
八. 中期总结 E-&=I> B5  
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: 8a"aJYj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r@wWGbQ|L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MYjDO>(_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a*=\-;HaZ  
dB< \X.   
U4 M!RdG  
b) .@ xS  
)|\72Z~eq  
Lv#DIQ8y  
九. 简化 44wY5nYNt  
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。 p`XI(NI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =q>eoXp  
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: H.Pts>3r(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2<U5d`  
  +-*/&|^等 ~vG~Z*F  
2. 返回引用。 O8n\>pkI  
  =,各种复合赋值等 HQTB4_K\  
3. 返回固定类型。 MNkysB(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2}+V3/  
4. 原样返回。 %z1WdiC  
  operator, IOt!A  
5. 返回解引用的类型。 jr'O4bo%  
  operator*(单目) ^d-`?zb  
6. 返回地址。 >.~^(  
  operator&(单目) 7?B]X%  
7. 下表访问返回类型。 BxlpI[yWq  
  operator[] R '"J{oR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N'|zPFk g  
  operator<<和operator>> /q(+r5k \  
Ge|caiH1I  
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。 Z#MPlw0B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hd6Qy {,*-  
N\ GBjr-d  
template < typename Left > Qz[~{-<  
struct value_return 7&OU!gp  
  { 5ahAp];  
template < typename T > RIb< 7  
  struct result_1 Xg#Dbf4  
  { e6#^4Y/+`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "l2_7ZXsPT  
} ; Y{um1 )k  
0Tg/R4dI  
template < typename T1, typename T2 > a&4>xZU #  
  struct result_2 ejD;lvf  
  { k45xtKS>d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rzY7f: '  
} ; "X"DTP1b  
} ; A5B 5pJ  
p}O@ %*p .  
sR'rY[^/|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I6h{S}2  
]-["sw  
下面我们来剥离functor中的operator() v"=^?5B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lbTz  
q'd6\G0 }  
return l(t) op r(t) "k5 C?~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?OlYJ/!z3  
return op l(t) %e:VeP~  
return op l(t1, t2) Pgs4/  
return l(t) op v!K %\h2A  
return l(t1, t2) op !f]F'h8  
return l(t)[r(t)] e#SNN-hKsJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JzCfs<D  
dt^yEapjM  
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: ATH0n>)  
单目: return f(l(t), r(t)); cfa#a!Y4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k h#|`E#,  
双目: return f(l(t)); d),@&MSN  
return f(l(t1, t2)); =i\~][-  
下面就是f的实现,以operator/为例 X62z>mM  
+ ECV|mkk  
struct meta_divide .K;*uq:0  
  { \d%&_rp  
template < typename T1, typename T2 > ` _[\j]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Ob]JAf}  
  { 23&;28)8  
  return t1 / t2; {Km|SG[-q  
} ); 7csh%  
} ; )xlNj$(x5n  
c"77<Db$  
这个工作可以让宏来做: a{el1_DIGK  
+#,t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ auaFP-$`f  
template < typename T1, typename T2 > \ %nVnK6[sox  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H\ 8.T:>  
以后可以直接用 Fu!:8Wp!(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $A8eMJEpL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c;B Q$je}  
(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。。。) :KMo'pL  
#](ML:!  
@N1ta-D#  
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 j+PW9>Uh  
24>{T5E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OA&NWAm4  
class unary_op : public Rettype rXo,\zI;u^  
  { `Nc3I\tCM  
    Left l; kVe}_[{m  
public : }0}J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} : :e=6i  
V]`V3cy1+3  
template < typename T > !V7VM_}@Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yEzp+Ky  
      { &h8+ -  
      return FuncType::execute(l(t)); M'R^?Jjb  
    } qm@c[b  
hDjsGB|Fz  
    template < typename T1, typename T2 > _OHz6ag  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 l G\QT  
      { ^k t#[N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6@; w%Ea  
    } 73Tg{~  
} ; O/iew3YF  
Xj?j1R>GB  
%pe7[/  
同样还可以申明一个binary_op daY^{u3  
Bn}@wO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qyQPR  
class binary_op : public Rettype s[8<@I*u  
  { /!d,f4n  
    Left l; u.1u/o1"  
Right r; 5 -5qm[.;  
public : f+-w~cN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YdhrFw0`~r  
S'B7C>i`#N  
template < typename T > C(7LwV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hg*6I%D[So  
      { \[ +ZKj:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 80c\O-{  
    } i!ejK6Q  
r]kLe2r:B  
    template < typename T1, typename T2 > J:5%ff~r\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F#O.i,  
      { ^L*:0P~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kG@1jMPtQ  
    } kc1 *@<L6  
} ; ].7)^  
=/V r,y$  
>eWHPO  
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 \ bd? `."  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a~:'OW:Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H:a(&Zb  
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。 vEW;~FLd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i,$*+2Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d+ql@e]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /$/\$f$  
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) OB;AgE@  
下面是修改过的unary_op LtXFGPQf  
: R.,<DQM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %~}9#0h)  
class unary_op `SFI\Y+WDT  
  { &yp_wW-  
Left l; y [.0L!C {  
  q J@XVN4   
public : 0_,V}  
'FO^VJ;ha  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Go+f0aig  
e nDjP  
template < typename T > | t3_E  
  struct result_1 "&77`R  
  { US@ak4Y6Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0waQw7 E  
} ; [1G4he%  
DLJu%5F  
template < typename T1, typename T2 > rP^2MH"  
  struct result_2 zG+oZ  
  { kYmkKl_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zl4Iq+5~6Q  
} ; ]geO%m  
=cX &H  
template < typename T1, typename T2 > oju4.1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P0 hC4Sxf  
  { GyRU/0'BME  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZMy,<wk  
} l2X'4_d  
]* ':  
template < typename T > EX|Wd|aK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U43PHcv_  
  { lJ:B9n3OzT  
  return OpClass::execute(lt(t)); k 32 Jz.\B  
} G%Wjtrpj  
OqHD=D[  
} ; {6 C!^ 5  
_LCK|H%v'  
BQ2DQ7q  
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 M,3sK!`>  
好啦,现在才真正完美了。 vqJiMa j@Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6- s/\  
g.iiT/b  
template < typename Right > Ro$l/lXl8t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [8l8 m6  
  { Bd31> %6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); doW_v u  
} 5O]ph[7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 at/besW  
@'7'3+ c  
,4)zn6tC  
}3V Q*'X>i  
_@ev(B  
十. bind n B`pfg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n]r7} 2hM  
先来分析一下一段例子 roVGS{4T\  
B24wn8<  
>E^sZmY[f-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ri.;&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %f*8JUE16  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?qO_t;:0>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xbvZ7g^  
我们来写个简单的。 ?FA} ;?v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #JWW ;M6F  
对于函数对象类的版本: Nw/4z$].J  
=NQDxt}  
template < typename Func > @9~6+BZOq  
struct functor_trait zw_Xh~4"b  
  { UQ}[2x(Kb  
typedef typename Func::result_type result_type; eYOwdTrq  
} ; +j%!RS$ko  
对于无参数函数的版本: +A>>Ak|s  
jL<:N 8  
template < typename Ret > "fU=W|lY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^"(C Zvq  
  { +>M^p2l*&  
typedef Ret result_type;  |'aGj  
} ; ~*79rDs{  
对于单参数函数的版本: v1oq[+  
7b_t%G"  
template < typename Ret, typename V1 > U_K"JOZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nxS|]  
  { }i^]uW*h  
typedef Ret result_type; B8:G1r5G/  
} ; gp`$/ci  
对于双参数函数的版本: ~a^mLnY@  
YNRpIhb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 64fa0j~<*M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wa\Yc,R  
  { SDwTGQ/0  
typedef Ret result_type; Pv|g.hH9m  
} ; &7VN?ox1  
等等。。。 {P&{+`sov  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V|13%aE_v  
iP]KV.e'/C  
template < typename Func > - 0R5g3^*/  
struct func_return lA<n}N)j  
  { 07P/A^Mkx  
template < typename T > {E@Fk,  
  struct result_1  LP-~;  
  { HIsIW%B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .!e):&(8  
} ; `*g(_EZsS  
,&e0~  
template < typename T1, typename T2 > w9< <|ZaU  
  struct result_2 U5\^[~vW  
  { DvB!- |ek  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sEkfmB2J/  
} ; %IL] Wz<  
} ; aMe]6cWHV>  
]V0V8fU|  
zl^ %x1G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &kUEnwQ -  
duFVh8  
template < typename Func, typename aPicker > =PYfk6j9  
class binder_1 = .a}  
  { LM\H%=*L  
Func fn; #s>AiD  
aPicker pk; &&T\PspM  
public : /Jj7 +?  
c!*yxzs\  
template < typename T > }Z#KPI8\Q  
  struct result_1 9: N[9;('  
  { = >CADTU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `?f6~$1  
} ; +O"!*  
Zgy~Y0Di  
template < typename T1, typename T2 > -@L7! ,j  
  struct result_2 =z^ 2KH  
  { m#1 >y}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !xk`oW  
} ; .8e]-^Z  
])OrSsV}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "AYm*R  
<` [o|>A Z  
template < typename T > 0,~||H{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Ei!\U^)  
  { D+#OB|&Dn  
  return fn(pk(t)); yC\dM1X  
} A.tXAOM(VW  
template < typename T1, typename T2 > /Js A[}.6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bpP-wA^Hd  
  { y_mTO4\C2  
  return fn(pk(t1, t2)); " GRR,7A  
} & pHSX  
} ; qlSI|@CO  
=jv3O.zq  
#dA9v7  
一目了然不是么? !]f80z  
最后实现bind 7[=\bL  
=z >d GIT1  
+FomAs1*f  
template < typename Func, typename aPicker > 43wm_4C!H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >AK9F. _z  
  { )j,Y(V$P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P* X^)R  
} oZ,J{I!L  
B7x( <!B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5PY4PT=G  
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。 ;k ?Z,M:  
'Em3;`/C*+  
十一. phoenix 7N:3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r&%TKm^/  
f$>KTb({B  
for_each(v.begin(), v.end(), M.FY4~  
( 90wGS_P04  
do_ :j2?v(jT_l  
[ f \ E9u}  
  cout << _1 <<   " , " B]2m(0Y>>v  
] H 48YX(HI  
.while_( -- _1), 5Ve`j,`=<  
cout << var( " \n " ) hGU  m7  
) *kY JwO^  
); TWSqn'<E  
>}T}^F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '\B0#z3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1.0:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X9 N4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3</W}]$)p  
_D 9/,n$  
:6gRoMb]  
template < typename Cond, typename Actor > h+rW%`B  
class do_while C5Vlqc;  
  { d`gKF  
Cond cd; aD^jlt  
Actor act; _V`F_C\\#  
public : E "%d O  
template < typename T > ?B+]Ex(\B,  
  struct result_1 {x,d9I  
  { d\ I6Wn  
  typedef int result_type; |.*nq  
} ; GIb,y,PDB  
ARUzEo gcf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e0<Wed  
u>ZH-nw O  
template < typename T > FMX ^k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,ZI#p6  
  { |A.nP9hW  
  do dVMduo  
    { S awf]/  
  act(t); BUCPO}I  
  } 1%$t;R  
  while (cd(t)); =;"eZ  
  return   0 ; W7W(jMH  
} BZQ"[-V{  
} ; M ~ ;]d  
|(<A)C  
vA"LV+@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ."Kp6s`k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gy1R.SN  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9Y:Iha`$w  
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。 8e5imei  
下面就是产生这个functor的类: }<qZXb1  
CwM 1 _3cE  
e:l7 w3?O  
template < typename Actor > <a&w$Zc/  
class do_while_actor (A )f r4  
  { tdHeZv  
Actor act; iCJXV'  
public : llN/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8d?%9# p-)  
[Kg3:]2A  
template < typename Cond > C);3GPp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XRmE  
} ; "8p<NsU   
U3jnH  
2]y Hxo/6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "S+AkLe(  
最后,是那个do_ ?bH`  
Mp QsM-iW  
Dz,|sHCmk  
class do_while_invoker j0^1BVcj  
  { ZkWMo= vL  
public : [b+B"f6  
template < typename Actor > O]Ey@7 &  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JXV#V7  
  { ev #/v:$?  
  return do_while_actor < Actor > (act); jM-7  
} @QMU$]&i]  
} do_; 8=@f lK  
NFyV02.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O=eU38n:5u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Kum" }ux  
最后来说说怎么处理break和continue ^M1jv(  
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。 Uw]o9 e0S  
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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