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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B"> Ko3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !O!:=wq  
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, Xk%eU>d  
vo }4N[]Sb  
oe^JDb#  
n Yx[9HN  
  class filler `Z>=5:+G@2  
  { #pAN   
public : 81|[Y'f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &&<l}E  
} ; 1N$OXLu  
8v4krz<Iq  
igTs[q=Ak  
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: (G+)v[f  
:^?-bppYW  
tE-bHu370  
]#shuZ##>0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \ky oA Z  
2<J2#}+ \  
$bMmyDw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dRzeHuF92  
Z:h'kgG&  
\PN*gDmX  
<Ffru?o4j  
二. 战前分析 3 +'vNc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Bj6%mI42hl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z[[qrR  
 ) 4t%?wT  
#s\yO~F-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `dX0F=Ag?  
  /* --------------------------------------------- */ 6rE8P#  
vector < int *> vp( 10 ); TW 1`{SM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s7}-j2riq  
/* --------------------------------------------- */ m\&99-j:@b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KI\bV0$p<  
/* --------------------------------------------- */ `*Wg&u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RRy D<7s1  
  /* --------------------------------------------- */ mnZfk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VgbT/v  
/* --------------------------------------------- */ GBS+ 4xL|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7R5ebMW V  
voRb>xF  
3dZj<(.  
p<D@l2vt  
看了之后,我们可以思考一些问题: %=K[C  
1._1, _2是什么? "+O/OKfR0  
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。 _Ad63.Uq))  
2._1 = 1是在做什么? mBye)q$  
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)dN^  
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。 s."N7F  
b~<V}tJ  
zI ^:{]p  
三. 动工 UT{`'#iT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w `d9" n  
H0B=X l[  
{ **W7\h  
*@@dO_%6  
template < typename T > "-:g.x*d  
class assignment j)ln"u0R^B  
  { "tJ[M  
T value; t}}Ti$$>  
public : WyB^b-QmDh  
assignment( const T & v) : value(v) {} 73u97oe>1  
template < typename T2 > mcQ A'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <ir]bQT  
} ; By[M|4a  
5(1c?biP&  
eFy {VpO+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xp^Jp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l%0-W  
c*<BU6y  
"ig)7X+Wz|  
~A%+oa*2~  
  class holder ?c"i V  
  { ^g2Vz4u  
public : M'X,7hZ  
template < typename T > @!ja/Y^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !YO'u'4<aK  
  { Mg}/gO% o  
  return assignment < T > (t); gE*7[*2?t  
} }=|{"C  
} ; /VEK<.,aMv  
f#I#24)RH  
yZoJD{'?Sw  
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: ON>l%Ae4G  
.n.N.e  
  static holder _1; |eye) E:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f*xv#G  
KT(v'KE 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w4Hq|N1-Y  
而不用手动写一个函数对象。 C*RPSk  
e`JWY9%  
[ gR,nJH.  
eMn'z]M&]  
四. 问题分析 PN J&{4wY  
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。 HHgv, bC!  
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。 23ho uS   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ei}(jlQp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q JtLJ<=1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {{pN7Z  
y= 8SD7P'  
五. 问题1:一致性 `d/* sX?k  
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?| (6 }7z+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :1"k`AG  
e:N;Jx#  
struct holder |RXXj[z  
  { o1{3[=G  
  // 2zv:j7  
  template < typename T > |h/{ qpsu  
T &   operator ()( const T & r) const K0I.3| 6C  
  { Ix(,gDN  
  return (T & )r; CZy3]O"qW  
} g{>0Pa 1?C  
} ; '4M;;sKW  
WD kE 5  
这样的话assignment也必须相应改动: i>-#QKqJ  
.>}Z3jUrf  
template < typename Left, typename Right > 8y[Rwa  
class assignment {od@S l  
  { &(p5z4Df  
Left l; pnL[FMc  
Right r; Ll#W:~  
public : rAqS;@]0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QaA?UzB  
template < typename T2 > 5xj8^W^G9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "So "oT1  
} ; (?GW/pLK]  
1BP/,d |+  
同时,holder的operator=也需要改动: sS4V(:3s  
f1U8 b*F<  
template < typename T > 7&]|c?([4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S {+Z.P  
  { el2<W=^M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &U([Wd?E2  
} BbL]0i  
GZuWA a  
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。 BT$Oh4y4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  3U!=R-  
|S<!'rY  
return l(rhs) = r; gg#lI|  
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。 tef>Py  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D=.Ob<m`Z  
k f|J  
template < typename Tp > i]@k'2N  
class constant_t NweGK  
  { im)r4={ 9  
  const Tp t; sint":1FC  
public : 'w<^4/L Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X1[zkb  
template < typename T > p"H /N_b4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <7L-25 =  
  { *.D{d0A  
  return t; ZTB6m`  
} 0 xvSi9  
} ; bJ6H6D>  
z/p^C~|}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y ;E'gP-J  
下面就可以修改holder的operator=了 xh25 *y  
i],~tT|P  
template < typename T > uz20pun4B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z_A\\  
  { v:9'k~4)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LN5q_ZvR  
} ~6QV?j  
J*:_3Wsy  
同时也要修改assignment的operator() 497l2}0  
qwn EVjf  
template < typename T2 > pu ?CO A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }w >UNGUMh  
现在代码看起来就很一致了。 $ )2zz>4  
*M>~$h7  
六. 问题2:链式操作 w`M`F<_\:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RjrQDh|((  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bwszfPM  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]n:R#55A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i3$G)W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +t Prqv"(  
vD/l`Ib:  
template < typename T > 1g$xKe~]4  
struct result_1 9U )9u["DH  
  { uFlf#t =  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nT}i&t!q8@  
} ; nhZ/^`Y<  
PTXS8e4  
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: /_8nZVu  
G<`(d@g  
template < typename T > rH\oFCzC  
struct   ref R'atg 9  
  { fI=p^k:  
typedef T & reference; *UG?I|l|I  
} ; $kkL)O*"]  
template < typename T > NH=@[t) P,  
struct   ref < T &> iex]J@=e  
  { {FILt3f;  
typedef T & reference; * {p:C  
} ; N6A|  
Of9 gS-m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a`eb9o#  
Bw[#,_  
template < typename T > bhsCeH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #%#N.tB 5  
  { I\[z(CHg@  
  return l(t) = r(t); ^i3!1cS  
} aJ1{9 5ea  
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。 h^14/L=|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qc3,/JO1  
@ @(O##(7  
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 T5:xia>8O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7pnlS*E.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @2_ E9{T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L(1} PZ  
最后的布局是: DC_k0VBn  
                Add 45jImCm  
              /   \ :n%&  
            Divide   5 $_\x}`c~.  
            /   \ aQ&K a  
          _1     3 XSh [#qJ  
似乎一切都解决了?不。 &W `7 b<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^L.'At  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 cveQ6 -`K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: RfCu5Kn  
2)QZYgfh  
template < typename Right > 5rQu^6&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KAu>U3\/  
Right & rt) const >5 Y.  
  { 2nL*^hhh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 53bVhPGv  
} giesof  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G)o:R iq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5EECr \*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 P{StF`>Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w:R#F( 'B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 FNo.#Z5+b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? n(SeJk%>9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m6gMVon  
r{Mn{1:O  
template < class Action > ?papk4w  
class picker : public Action w2lO[o~x}  
  { (eHTXk*V`  
public : h1f 05  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E!L_"GW  
  // all the operator overloaded J 5xZL v  
} ; T~g`;Q%i  
X7tBpyi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _U^G*EqL*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: vCOtED*<  
2gEF$?+q?  
template < typename Right > K&T.~2'>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,,ML^ey  
  { _C|j"f/}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KYz@H#M  
} g{kjd2  
7fl{<uf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s={IKU&m[  
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。 Gj[5e w?@  
$IdU  
template < typename T >   struct picker_maker eIhfhz?Q;#  
  { "/3YV%to-#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {)Shc;Qh  
} ;  um2}XI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Wq}W )E  
  { U % ?+N  
typedef picker < T > result; 3l$D%y  
} ; lW4 6S  
e ]{=#  
下面总的结构就有了: ( iJ /  
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。 ^7=h%{ >=  
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。 >Dz8+y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QpS7 nGev  
至此链式操作完美实现。 jI<_(T  
{*<%6?  
82o|(pw  
七. 问题3 sNMF(TY  
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。 S?c<Lf~W  
f=7[GZoDn  
template < typename T1, typename T2 > ,8!'jE[d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = U[$i"+  
  { H%i [;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u Qg$hS  
} ;w._/  
b8Hz l!zO  
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: 53^3. .E|  
8~|v:qk  
template < typename T1, typename T2 > VAe[x `  
struct result_2 N0 mh gEA  
  { <KI>:@|Sc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <KE%|6oER  
} ; K;>9K'n  
jBd=!4n  
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?  J2Qt!-  
这个差事就留给了holder自己。 h*3{IHAQ  
    G+I->n-s4  
!:}m-iqQ1  
template < int Order > e-VGJxR  
class holder; Kp;a(D  
template <> SQMtR2  
class holder < 1 > a=6@} l1<  
  { `f <w+u  
public : `L!L=.}4  
template < typename T > :z%Zur+n c  
  struct result_1 $ P2*qpqy  
  { tC.etoh  
  typedef T & result; UVW4KUxR  
} ; D'^UZZlI^I  
template < typename T1, typename T2 > #Kx @:I  
  struct result_2 GXRW"4eF5  
  { sN) xNz  
  typedef T1 & result; en6;I[\  
} ; :Smyk.B2!  
template < typename T > Q9;VSF)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *Y!RU{w+Z  
  { b~<:k\EE  
  return (T & )r; f>&*%[fw  
} *<}R=X.  
template < typename T1, typename T2 > |Nadk(}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gtqtFrleG  
  { S@TfZ3Go|  
  return (T1 & )r1; &MB1'~Q,hq  
} 9Sl5jn  
} ; xmfZ5nVL  
0;]VTz?P  
template <> ZoCk]hk  
class holder < 2 > +6^hp-G7  
  { ,jl4W+s  
public : vN~joQ=d  
template < typename T > R0|4KT-i  
  struct result_1 BA8!NR|  
  { =F5zU5`i  
  typedef T & result; Tr;&bX5]H  
} ; 1 qp"D_h  
template < typename T1, typename T2 > J*AYZS-tSE  
  struct result_2 v] m`rV8S[  
  { EiyHZ  
  typedef T2 & result; $I<\Yuy-M9  
} ; D u_ ;!E  
template < typename T > yQ&C]{>TS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ht@5@(W]I  
  { ~B7<Yg  
  return (T & )r; Gh<#wa['}  
} >X5RRSo  
template < typename T1, typename T2 > Kk|)N3AV:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;*d?Qe:  
  { sLSH`Xy?5  
  return (T2 & )r2; d ]#`?}  
} [<>%I#7ulG  
} ; IGlM} ?x  
}Nma %6PfV  
EoS6t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g!)*CP#;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 42:,*4t(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RVF<l?EI4R  
/2Ok;!.  
return l(i, j) = r(i, j); w{4#Q[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iRM ?_|  
FtDF}   
  return ( int & )i; 2tQ?=V(Di  
  return ( int & )j; _{GD\Ai_W  
最后执行i = j; <oSx'_dc  
可见,参数被正确的选择了。 Jyp7+M]  
p[;@9!t  
8~O0P=  
B3I0H6O  
x1" 8K  
八. 中期总结 N(O* "1b  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NFf` V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0W~1v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @ 0/EKWF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GC(QV}9z"  
 sHOBT,B  
"s@q(J  
b=SCyGxlZ5  
_T;Kn'Gz(&  
Zm+GH^f'  
九. 简化 9S<V5$}  
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。 Z@AN0?,`~o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )q[Wzx_ j<  
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: s%A?B 8,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aPX'CG4m  
  +-*/&|^等 14(ct  
2. 返回引用。 V|/N-3M  
  =,各种复合赋值等 ?.c:k;j  
3. 返回固定类型。 6w_TL< S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U}l=1B  
4. 原样返回。 >GmO8dK  
  operator, N,*'")k9  
5. 返回解引用的类型。 vtc%MG1  
  operator*(单目) Ga pM~~  
6. 返回地址。 /!60oV4p0  
  operator&(单目) /XdLdA!v  
7. 下表访问返回类型。 MVEh<_  
  operator[] ViUx^e\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }n +MVJ;dG  
  operator<<和operator>> (@bq@0g  
QoMa+QTuc  
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。 9Fg:   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .Y }k@T40a  
7Q~$&G  
template < typename Left > 6B}V{2  
struct value_return G}aM~,v  
  { Dw,LB>Eq,  
template < typename T > n>)h9q S  
  struct result_1 v7f[$s$m  
  { hb>uHUb&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m]}EVa_I`/  
} ; pezfB{x?  
{J/+KK  
template < typename T1, typename T2 > 7'ws: #pC  
  struct result_2 7UUu1"|a|  
  { \vuWypo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .s|5AC[  
} ; q77Iq0VR  
} ; Pu'lp O  
6H0aHCM  
V8Z@y&ny  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZbH_h]1$D  
j_b/66JyN  
下面我们来剥离functor中的operator() Zj0h0Vt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7>EMr}f C  
rAD4}A_w  
return l(t) op r(t) ('.I)n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8[a N5M]  
return op l(t) (.b!kfC  
return op l(t1, t2) fr8';Jm  
return l(t) op $-\%%n0>6  
return l(t1, t2) op cVSns\QO  
return l(t)[r(t)] GbvbGEG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hK3Twzte  
V3/OKI\o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1\/~>  
单目: return f(l(t), r(t)); AU;Iif6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x@x5|8:ga  
双目: return f(l(t)); %Kh}6   
return f(l(t1, t2)); CM t$ )  
下面就是f的实现,以operator/为例 I,r0K]  
LwH+X:?i  
struct meta_divide t{Ks}9B  
  { f+Fzpd?wS  
template < typename T1, typename T2 > d~T@fa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e|^.N[W  
  { M-8d*#_P  
  return t1 / t2; WWLf'89It  
} Wq<H sJd/  
} ; y"H(F,(N  
}hXmK.['  
这个工作可以让宏来做: G+m[W  
V Y@`)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m=w #l>!  
template < typename T1, typename T2 > \ 'a~F'FN$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =~q$k  
以后可以直接用 `Y, Rk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NYR:dH]N~d  
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 r_o\72  
(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。。。) X#X/P  
J~N!. i  
}x_:v!G  
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 {H 3wL  
]=Wq&~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S5cs(}Bq  
class unary_op : public Rettype  7uzc1}r  
  { K'[kl'  
    Left l; )W1[{?  
public : wid  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eXkpU7w;  
@J6V ,  
template < typename T > ]@l;;Sp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6?/f $,v  
      { raM{!T:  
      return FuncType::execute(l(t)); UUvR>5@n  
    } k7 Ne(4P  
6hHMxS^o  
    template < typename T1, typename T2 > ^vI`#}?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w=~X6[+3  
      { 5K =>x<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LfvRH?<W  
    } (62Sc]  
} ; >Hd!o"I  
hS^8/]E={  
c2PBYFCyC  
同样还可以申明一个binary_op r6nWrO>y  
V@`%k]k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |#B)`r8  
class binary_op : public Rettype _A=i2?g  
  { *(sv5c!0M8  
    Left l; ^j1i CL!  
Right r; P R_| 8H|  
public : v5W-f0Jo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j% '~l#nw  
NFf?~I&mfu  
template < typename T > UxnZA5Lk*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pO2XQYhrY  
      { z%$M IC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S AKIFNE  
    } sDkO!P  
8(H!iKHe  
    template < typename T1, typename T2 > o\nFSG kn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - I~\  
      { `L3{y/U'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \{o<-S;h  
    } 1Q$/L+uJ5  
} ; ^fbzlu?G4-  
6Zv-kG  
e`?o`@vO,  
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 = @ 1{LF;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hE +M|#o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =r~ExW}+  
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。 x, 'KI?TyQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z jXn,W]~  
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。。。 35fj-J$8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2>xEE  
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) H$6;{IUz~  
下面是修改过的unary_op M4t:)!dji?  
pwNF\ ={  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z5"5Ge-M  
class unary_op V:lKF')  
  { 3.Jk-:u %m  
Left l; nMBF/75  
  X//=OpS`  
public : yY"n:&T(  
-e_pw,5c '  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +_ $!9m  
Ag;Ybk[  
template < typename T > Hr*xAx  
  struct result_1 2xv[cpVi  
  { Q|7m9~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )p{,5"0u  
} ; &HqBlRo  
f/sLQdK,  
template < typename T1, typename T2 > -E.fo._L5  
  struct result_2 R vd'uIJ  
  { (:RYd6i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3O|2Z~>3  
} ; Bsj^R\  
QGnUPiD^  
template < typename T1, typename T2 > VP1 z"j:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dp?lgw  
  { M'@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4!-/m7%eF  
} d}@n,3  
@CKMJ^#|  
template < typename T > q( %)^C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,nidK!"  
  { Ru$%gh>v  
  return OpClass::execute(lt(t)); /'bX}H(dq  
} {@[#0gPH  
@={ qy}  
} ; Axla@  
Y"TrF(C  
P6`LUyz3  
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 bj@f<f`  
好啦,现在才真正完美了。 /wi/i*;A  
现在在picker里面就可以这么添加了: &_'3(xIO  
~e686L0j  
template < typename Right > EU'P U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `KieN/d%  
  { >oapw5~5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r%`3*<ALV)  
} D@m3bsMwe  
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。 !^Q4ZL,-  
;Ao`yC2(v  
sRC?l_n;  
S)`@)sr  
}wC=p>zA  
十. bind 5dL!e<<  
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,&bBp  
先来分析一下一段例子 S>d7q  
)gk tI!  
gj4ONmY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }synU]^7\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *56q4\1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Nh^q&[?  
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。 {z@a{L:SC  
我们来写个简单的。 Q'aVdJN,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ov1#BeQ  
对于函数对象类的版本: ob9=/ R?i  
Xv xrz{  
template < typename Func > ,v#3A7"yW  
struct functor_trait 0hq\{pw_y*  
  { 8TYoa:pZ  
typedef typename Func::result_type result_type; <m%ZDOMa  
} ; -~ Dn^B1^  
对于无参数函数的版本: E4<#6q  
g+-^6UG  
template < typename Ret > dlMjy$/T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ESuP ZB  
  { '_" S/X +v  
typedef Ret result_type; U}GO* +  
} ; _!%@V=  
对于单参数函数的版本: A9z3SJ\vXl  
xiF}{25a  
template < typename Ret, typename V1 > v3cLU7bi?2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /Y [ b8f  
  { $I9U.~*  
typedef Ret result_type; nQG<OVRClS  
} ; yjM!M|  
对于双参数函数的版本: ?&POVf>  
22`e7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f+2mX"Z[F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DK|/|C}6  
  { G#6O'G N  
typedef Ret result_type; 8Y;2.Z`Rz  
} ; g>{t>B%v^K  
等等。。。 j+2-Xy'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g ~%IA.$c  
Or-LQ^~  
template < typename Func > a,e;(/#\7  
struct func_return U:8cz=#  
  { "|/q4JN)7d  
template < typename T > /1.gv~`+  
  struct result_1 }+F@A`Bm&  
  { 5Trc#i<\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iz&<rL;s  
} ; '<AE%i,  
(mx}6A  
template < typename T1, typename T2 > !ozHS_  
  struct result_2 9 $zx<O  
  { vyT-!mC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $LtCI  
} ; >n%ckL|rG  
} ; Kp6%=JjO  
3Q_)Xs r`  
)b,FE}YX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L tK,_j  
7+rroCr"  
template < typename Func, typename aPicker > $^W|@et{ ]  
class binder_1 >skl-f  
  { t!0 IQ9\[*  
Func fn; /L` +  
aPicker pk; !iUT Re  
public : TtgsM}Fm  
W&2r{kCsQ  
template < typename T > MgH O WoF  
  struct result_1 o>I,$=  
  { \$,8aRT>#U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,?!MVN-  
} ; i$H9~tPs  
'acCnn'  
template < typename T1, typename T2 > la`f@~Bbr1  
  struct result_2 vh^?M#\  
  { ,+FiP{`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +aOX{1w  
} ; 3*oZol/  
"}:SXAZ5`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :PB W=W  
m2Wi "X(I_  
template < typename T > ^C;ULUn3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i \@a&tw  
  { H2CpZK'  
  return fn(pk(t)); l@>@2CB  
} / &yc?Ui  
template < typename T1, typename T2 > 8 LsJ}c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,6x>gcR  
  { RF'&.RtVa  
  return fn(pk(t1, t2)); ~P"o_b6,k  
} A#]78lR  
} ; Xkf|^-n  
RIFTF R  
LPkl16yZ  
一目了然不是么? |^gnT`+  
最后实现bind MK <\:g  
P5v;o9B&  
LVJn2t^  
template < typename Func, typename aPicker > VhU,("&pm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c+:^0&l  
  { LmPpt3[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )&ucX  
} ghW  
eqqnR.0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ME*A6/h  
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。 S4 s#EDs  
</_.+c [  
十一. phoenix 0Q[;{}W}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }`]Et99Q5  
lDZ~  
for_each(v.begin(), v.end(), l _zTpyOZ  
( BVS SO's  
do_ >txeo17Ba\  
[ 5e&;f  
  cout << _1 <<   " , " %.;;itB  
] fPG3$<Zr  
.while_( -- _1), ,Eo\(j2F.  
cout << var( " \n " ) h/*@ML+bB8  
) dyl1~'K^  
); n39EKH rm%  
_U Y5  
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: cuL/y$+EY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u"DE?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CM)V^k*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <>V~  
Ka$lNL3<j  
LXf|n  
template < typename Cond, typename Actor > 40 zO4  
class do_while mcxD#+H 3  
  { )QI#szv6  
Cond cd; 7nZ3u _~  
Actor act; imyfki $B  
public : _Zxo <}w}y  
template < typename T > >".@;  
  struct result_1 -cP1,>Ahv  
  { 0+AMN-  
  typedef int result_type; N\Ab0mDOV.  
} ; z</^qy  
0R}hAK+| 4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FhQb9\g  
ul!q)cPb{  
template < typename T > j? Vs"d|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ts r{-4V  
  { o+Q2lO5  
  do aTs9lr:  
    { )*aAkM  
  act(t); :)%cL8Nz]$  
  } Yh{5O3(;  
  while (cd(t)); $ SZIJe"K  
  return   0 ; <Ik5S1<h$H  
} #It!D5A  
} ; lLI%J>b@  
4|DN^F~iut  
6xu%M&ht  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OXbC\^qo@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *?+2%zP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QRwOv  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u/FC\xJc  
下面就是产生这个functor的类: (iht LFp  
..=lM:13|  
'h[7AZ&)#  
template < typename Actor > co' qVsOiH  
class do_while_actor :N'   
  { >S%}HSPKq  
Actor act; NWj4U3x  
public : !p_l(@f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zo@,>'m  
gBZNO! a,d  
template < typename Cond > ;Hb"SB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =>7czw:S 1  
} ; j?VHR$  
ed#>q;jX  
S`vw<u4t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 He&A>bA)z  
最后,是那个do_ V>ZDJW"G!  
u@Bgyt7Y  
](`:<>c  
class do_while_invoker AG"iS<u  
  { pqe%tRH{  
public : FA;B :O@:'  
template < typename Actor > BL%3[JQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kRH D{6mol  
  { bnV)f<  
  return do_while_actor < Actor > (act); TJuS)AZ C  
} /mwDVP<z /  
} do_; S5~(3I )v  
GqgJ]m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e' |c59E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2hTsjJ!'  
最后来说说怎么处理break和continue (A-Uo   
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。 y|3!E>Up  
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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