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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yn<0D|S;X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t^CT^z  
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, gv[7h'}<  
l(]\[}.5  
5&X  
ZHC sv]l  
  class filler [QZ~~(R  
  { 2/7=@>|  
public : %o"Rcw|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9uS7G*  
} ;  +rT(  
Ox~'w0c,f  
Tc88U8Gc  
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: _).'SU)>  
99ha /t  
'hek CZZ_I  
;n;^f&;sJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s3+O=5  
gw*d"~A  
m@O\Bi}=}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9wq%Fnt  
L\Jl'r|  
Pm1 " 0  
<Y#R]gf1  
二. 战前分析 !GIsmqVY  
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。 HQ s)T  
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 pK8nzGQl7  
__ mtZ{  
!%u#J:z2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9#iDrZW  
  /* --------------------------------------------- */ 5dgBSL$A}]  
vector < int *> vp( 10 ); 4]B3C\ v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^mum5j  
/* --------------------------------------------- */ R$fna[Xw@/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *2AQ'%U~  
/* --------------------------------------------- */ /B!m|)h5~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y:A0!75  
  /* --------------------------------------------- */ fiZv+R<x1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); okcl-q  
/* --------------------------------------------- */ 2 YN` :"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FvJSJ.;E,  
Wl#^Eu\g1W  
{;4PP463  
Qi[D&47XO  
看了之后,我们可以思考一些问题: b;t]k9:"L  
1._1, _2是什么? 'QS"4EvdD  
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。 ltrSTH,kL  
2._1 = 1是在做什么? eurudl  
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 T3DV])Q  
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。 MJG%HakK0  
DrEtnt   
r{Q< a  
三. 动工 p&4n3%(R@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZWa#}VS}-n  
q],R6GcVr  
P\ s+2/  
O2,g]t~C  
template < typename T > KNg5Ptk  
class assignment 5qr!OEF2  
  { 1ZL_;k  
T value; fv_wK_. %:  
public : Dgm%Ng  
assignment( const T & v) : value(v) {} 84!4Vz^  
template < typename T2 > if}]8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rl^LS z  
} ; H n!vTB  
h(8;7} K  
U9 59=e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cx,A.Lc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K D-_~uIF  
PbPP1G')  
]= NYvv>H  
:'dc=C  
  class holder 1Q J$yr  
  { f`,Hr?H  
public : .O#lab`:2  
template < typename T > 'U"3'jh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gx!RaZ1  
  { CCY|FK  
  return assignment < T > (t); k@aP&Z~  
} ]'h)7  
} ; #5C3S3e=  
M=WE^v!b  
#P-HV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y|Y3,s  
J\so8uT:  
  static holder _1; YhT1P fl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iFCH$!  
I|IlFu?O=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (A'q@-XQ  
而不用手动写一个函数对象。 |<|,RI?  
V3W85_*  
NydW9r:T  
\.1b\\  
四. 问题分析 Gr@{p"./z  
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。 c2\vG  
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。 )Zf}V0!?+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N#)VD\m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _Af4ct;ng  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :3>yr5a7-  
IVzA>Vd  
五. 问题1:一致性 j& o+KV  
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?| 4<g72| y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >.hGoT!_k  
HCIF9{o1j>  
struct holder _O;~ }N4u  
  { fJw=7t-t  
  // ,*Z[P%<9  
  template < typename T > WJU NJN  
T &   operator ()( const T & r) const *6D%mrK  
  { !;aC9VhSU  
  return (T & )r; $ XsQ e  
} IaTq4rt  
} ; U\8#Qvghf  
q7 oR9  
这样的话assignment也必须相应改动: [E~,>Q  
f5GR#3-h(  
template < typename Left, typename Right > x0A %kp&w  
class assignment '}`hY1v  
  { a61eH )a  
Left l; :_\!t45  
Right r; '+I 2$xE  
public : K}=8:BaUL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; 9 &1JX  
template < typename T2 > .&Pe7`.BE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i5<Va@ru!s  
} ; eAYW%a  
~`>26BWQz  
同时,holder的operator=也需要改动: )4)iANH?  
`;qv}  
template < typename T > 31sgf5 s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C$RAJ  
  { ;k&k#>L!K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vc52s+7=8  
} b)hOzx  
3zA=q[C  
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。 y]pN=<*h5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rf(x^J{  
@ U8}sH^  
return l(rhs) = r; u1|P'>;lF  
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。 e=]oh$]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'Tf#S@o  
30(m-D$K>9  
template < typename Tp > 8cBW] \ v  
class constant_t 3Ra\2(bR  
  { )|h;J4V  
  const Tp t; <,X+`m&  
public : ]b~2Dap  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YaVc9du7  
template < typename T > LB*#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~2A$R'xb  
  { KpbZnW}g  
  return t; FSwgPIO>  
} aBVEk2 p  
} ; %QsSR'`  
.xz,pn}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X\^& nLa  
下面就可以修改holder的operator=了 svq9@!go  
t2 -nCRXEP  
template < typename T > k`7.p,;}U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zUEfa!#?  
  { R3{*v =ov  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %AEK[W+0  
} rxgVT4  
[rUh;_b\D  
同时也要修改assignment的operator() X |1_0  
}u3H4S<o  
template < typename T2 > L >Ez-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "'}v0*[  
现在代码看起来就很一致了。 J'\eS./w|  
W#Hv~1  
六. 问题2:链式操作 QK3j_'F=E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $XQ;~i   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q:- ]d0B+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IGK_1@tq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y0L5W;iM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z}K.^\S9  
-0KbdHIKb'  
template < typename T > 93^(O8.  
struct result_1 Hc&uE3=%sL  
  { S QM(8*:X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WJY4>7}{B@  
} ; N+C)/EN$  
\o62OfF!  
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: Y( V3P nH  
LG Y!j_bD  
template < typename T > _8x'GK tU  
struct   ref p-i.ITRS  
  { |auX*hb9  
typedef T & reference; I_zk'  
} ; {+/ .5  
template < typename T > g]==!!^<D  
struct   ref < T &>  $||ns@F+  
  { RI5g+Du?  
typedef T & reference; ){:q;E]^fB  
} ; 47C(\\  
%Vw|5yA4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BDm88< ]  
QWz Op\+  
template < typename T > r(,= uLc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const da9*9yN  
  { clq~ ;hx  
  return l(t) = r(t); DYT@BiW{  
} M}=s3[d(,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #7-kL7 MK]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  \8>  
_>gXNS r4u  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 '&.)T 2Kw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R8=I)I-8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?ae[dif  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v9t4 7>V  
最后的布局是: z\Pe{J  
                Add .# !'c  
              /   \ Nl$gU3kL  
            Divide   5 hs!UX=x|  
            /   \ (c(-E|u.  
          _1     3 )KaLSL>  
似乎一切都解决了?不。 wVvqw/j*f  
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。 P7'oXtW{o  
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。 KrdZEi vb  
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: Q SHx]*)  
9S:{  
template < typename Right > v+!y;N;Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fCt^FU  
Right & rt) const /RJ6nmN@}  
  { cX|[WT0[I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .%x"t>]  
} ;NiArcAS!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W"b&M%y|  
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。 *Fa )\.XX  
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。 lgkl? 0!  
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。 QvG56:M3  
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。 lj " Z  
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? >\|kJ?h  
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: Cec9#C  
5+e>+$2  
template < class Action > TIcd _>TW  
class picker : public Action ZQ,fm`y\  
  { #dva0%-1  
public : /<3;0~#){  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |eH wp  
  // all the operator overloaded g9yaNelDh)  
} ; 0[n c7)sW  
Lv `#zgo_f  
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。 2-vJv+-  
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: ~t'#nV  
$$haVY&  
template < typename Right > zAeGkP~K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `ir&]jh.A  
  { L# `lQ"`K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,N;))3  
} 'i@,~[Z4  
>.DF"]XM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +R|U4`12  
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。 k1ipvKxp:8  
{Oy9RES qc  
template < typename T >   struct picker_maker =)(3Dp  
  { 5SoZ$,a<e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NoFs-GGGh  
} ; dO>k5!ge|:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <Vz<{W3t  
  { i0k+l  
typedef picker < T > result; hnp`s%e,  
} ; XXa(305  
a{<p '_  
下面总的结构就有了: [8,PO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bjPka{PBj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K^"w]ii=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I\}|Y+C$d/  
至此链式操作完美实现。 z=ML(1c=  
Z} c'Bm(  
_LJ5o_-N  
七. 问题3  uY.=4l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 v#RW{kI  
285_|!.Y  
template < typename T1, typename T2 > /SnynZ.q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mgy"|\]  
  { {F'Az1^I=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1a<]$tZk  
} J__;.rnk  
ykxbX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q^Z~IZ8IT  
+p13xc?#j  
template < typename T1, typename T2 > - G8c5b[  
struct result_2 ,`;jvY~Ec  
  { ./#e1m?.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HR;/Br  
} ; uA~YRKer  
y)6,0K {k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "kX`FaAhY  
这个差事就留给了holder自己。 G7 1U7  
    sa_R$ /H  
N*~_\x  
template < int Order > >Y}7[XK  
class holder; BR;QY1  
template <> %m oJF1  
class holder < 1 > pJd0k"{  
  { \;-qdV_JB  
public : o>2e !7  
template < typename T > c\M#5+1j  
  struct result_1 6G'<[gL j  
  { 'g]hmE  
  typedef T & result; IQT cYl  
} ; wuKl-:S;Vs  
template < typename T1, typename T2 > ;P3>>DZ  
  struct result_2 1xz\=HOT  
  { [_h%F,_ A  
  typedef T1 & result; PfyRZ[3)c  
} ; fCB:733H  
template < typename T > w TlGJ$D0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sYI~dU2H  
  { QjLji +L  
  return (T & )r; Wdo#?@m  
} ,E&Bn8L~O  
template < typename T1, typename T2 > ,~- ?l7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v51EXf  
  { U| 8[#@r  
  return (T1 & )r1; Xt ft*Z  
} 5^>n5u/  
} ; _().t5<  
r:-WzH(Ms  
template <> NH'iR!iGo  
class holder < 2 > mG_BM/$  
  { <{giHT  
public : Rv vh{U;t  
template < typename T > `|]e6Pb  
  struct result_1 }'lNi^"XL  
  { Q!K`e)R  
  typedef T & result; [G a~%m  
} ; &eIGF1ws  
template < typename T1, typename T2 > m=QCG)s  
  struct result_2 ,>u=gA&}  
  { VpSEVd:n  
  typedef T2 & result; CN/IH   
} ; 4YLs^1'TG0  
template < typename T > ;`kWpM;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W}h|K:-S  
  { X/Y#U\  
  return (T & )r; O-j$vzHpdY  
}  {7X#4o0  
template < typename T1, typename T2 > 2Pp&d>E4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |6%.VY2b  
  { "V 3}t4  
  return (T2 & )r2; ,d|vP)SS  
} Tw//!rp G  
} ; L~dC(J)@ZI  
YdI0E   
IZ8y}2  
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> >。 OC_M4{9/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J3G7zu8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _UkmYZ/  
) r9b:c\  
return l(i, j) = r(i, j); o 7G> y#Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I]X  
cOkgoL" 4  
  return ( int & )i; H?uukmZl  
  return ( int & )j; !%xP}{(7  
最后执行i = j; '"'Btxz  
可见,参数被正确的选择了。 [T`}yb@  
nLy#|C  
"!H@k%eAM|  
se!mb _!  
Q.k :\m*h  
八. 中期总结 /s c.C  
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:  ]>Si0%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i[150g?K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iCTQ]H3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LmQ/#Gx  
Z)&D`RCf  
=-~;OH /  
cS|VJWgTZ  
 i-W  
'# z]M  
九. 简化 |;u}sX1t9  
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。 s-k_d<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z<pJYpxH  
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: \cQ .|S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R#(G%66   
  +-*/&|^等 4DLq}v  
2. 返回引用。 zX kx7d8  
  =,各种复合赋值等 Sdd9Dv?!  
3. 返回固定类型。 3]U]?h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !gH 9ay  
4. 原样返回。 ~O;y?]U  
  operator, hazq#J!  
5. 返回解引用的类型。 Pl+xH%U+?  
  operator*(单目) hVP IHQt  
6. 返回地址。 n#*`!#  
  operator&(单目) ~|l IC !q  
7. 下表访问返回类型。 kIvvEh<L=  
  operator[] <\@ 1Zz@ms  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +l?; )  
  operator<<和operator>> 9`"DFFSMS  
f: xWu-  
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。 '{ f=hE_/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S #8 >ZwQ  
F9H~k"_ZJR  
template < typename Left > (][LQ6Pc  
struct value_return a3@w|KLt  
  { lj2=._@R  
template < typename T > tNnyue{p  
  struct result_1 !e3YnlE  
  { u+D[_yd^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x*}bo))hb  
} ; }!)F9r@\  
8]< f$3.  
template < typename T1, typename T2 > 0{) $SY  
  struct result_2 EO)%UrWnC  
  { +.Bmkim  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &uM^0eM  
} ; GXX+}=b7qO  
} ; SwH2$:f  
f9TV%fG?  
& ,L9OU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xx8U$,Ng  
E \{<;S  
下面我们来剥离functor中的operator() lBA+zZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NY.k.  
<]G${y*;  
return l(t) op r(t) t FgX\4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n56;m`IU  
return op l(t) I*\^,ow  
return op l(t1, t2) ml u 3K  
return l(t) op D59T?B|BdD  
return l(t1, t2) op PRs@zkO  
return l(t)[r(t)] 2 x 4=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lKV"Mh+6  
ULBg {e?l8  
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: )`HA::  
单目: return f(l(t), r(t)); Vhg1/EgUr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mBk5+KyT  
双目: return f(l(t)); .ve *Vp  
return f(l(t1, t2)); +MUwP(U=w  
下面就是f的实现,以operator/为例 xxa} YIe8  
qpqokK  
struct meta_divide -5>NE35Cto  
  { =%qEf   
template < typename T1, typename T2 > @"|i"Hk^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p-$Cs _{Z  
  { \ijMw  
  return t1 / t2; GAEO$e:  
} rZwB> c  
} ; eN-au/kN  
BC/_:n8O  
这个工作可以让宏来做: 3Wx,oq;4-  
;-@=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }zMf7<C  
template < typename T1, typename T2 > \ ,&]MOe4@>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '2^ Yw  
以后可以直接用 #DI$Oc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /-Qv?"  
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 p25Fn`}H  
(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。。。) +,flE= 5]s  
>3D7tK(  
fCX*R"  
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 ;")A{tX2  
J7&DR^.Sw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fhj8lVvk  
class unary_op : public Rettype [}o~PN:sT(  
  { 5lmO:G1  
    Left l; H\G{3.T.9  
public : jqcz\n d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /"#4T^7&  
(ku5WWJ  
template < typename T > ;vp\YIeX1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SUdm 0y  
      { >Da~Q WW|  
      return FuncType::execute(l(t)); XutF"9u  
    } w|Aqqe  
uJow7-FD  
    template < typename T1, typename T2 > RR|\- 8;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \54}T 4R  
      { YD[H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "{BqtU*.  
    } xJ(:m<z  
} ; aXR%;]<Dw  
t[C1z  
sQ1jrkm  
同样还可以申明一个binary_op d53 L65[  
4%ZM:/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5cfA;(H  
class binary_op : public Rettype \0*l,i1&  
  { XGs^rIf  
    Left l; &Cro2|KZhG  
Right r; zg}YGu|J  
public : 6Wf^0ok  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zV.pol  
Tz-X o  
template < typename T > cCdX0@hY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2qj{n+  
      { V[hK2rVH.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \,xFg w4  
    } ~1(j&&kXet  
-l*g~7|j  
    template < typename T1, typename T2 > ae`|ic  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UQ8bN I7  
      { Omyt2`q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1;r69e  
    } #MgvG,  
} ; kDsIp=  
Tj`5L6N;8  
zQ8!rCkg4  
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 S`q%ypy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "'tRfB   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UH3t(o7O  
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。 _a'A~JY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hU {-a`  
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。。。 yfe'>]7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \C|cp|A*&  
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) lpC @I^:  
下面是修改过的unary_op &=q! Wdw~  
_a -]?R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IB$7`7  
class unary_op jj&s} _75  
  { tJZc/]%`H  
Left l; SS3-+<z  
  fC<m^%*zgA  
public : z@h~Vb&I  
s3QEi^~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "^rNr_  
X;GfPw.m  
template < typename T > !~ rt:Z  
  struct result_1 4u1KF:g  
  { sa#.l% #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %u!XzdG  
} ; $:vkX   
QZYU0; VF  
template < typename T1, typename T2 > *Xr$/N  
  struct result_2 &7[[h+Lb  
  { =nRuY '  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?p^2Z6J'$  
} ; 8tc*.H{^+  
%'ZN`XftG  
template < typename T1, typename T2 > < oI8-f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AXW!]=?X  
  { nWgv~{,x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7TWNB{ K_  
} cf;Ht^M\  
AtHS@p  
template < typename T > T@ 48qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q)I|2~Q c^  
  { hnxc`VX>g  
  return OpClass::execute(lt(t)); AR B7>"  
} v 81rfB5  
~"dhu]^  
} ;  ?J&)W,~  
t_c?Wp~tH  
J=}F2C   
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 v Xcy#  
好啦,现在才真正完美了。 7_)|I? =0d  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZF{~ih*^u  
K0fv( !r{  
template < typename Right > ;VzMU ;j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +Ui_ O  
  { 8vD3=yK%^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |4>:M\h  
} Mq\~`8V  
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。 '044Vm;/  
]PS\#I}  
z +VV}:Q  
G[yI*/E;  
Zf:]Gq1  
十. bind >Y&KTSD"  
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。 vjlGXT`m  
先来分析一下一段例子 Mg? L-C  
xFb3O|TC  
Rlw3!]5+2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JP=ZUu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g(m_yXIx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ElR)Gd_8  
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。 km 5E)_]  
我们来写个简单的。 ]+%=@mWYs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 77aX-e*=E  
对于函数对象类的版本: +{-]P\oc  
>FFVY{F  
template < typename Func > %$9bce-fcG  
struct functor_trait <Dm Tj$  
  { ^.HWkS`e  
typedef typename Func::result_type result_type; T.Zz;2I  
} ; n0fRu`SNV  
对于无参数函数的版本: JAP (|  
 WL-0(  
template < typename Ret > GU6 qIz|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;Bs^iL  
  { "tR}j,=S:D  
typedef Ret result_type; X;EJ&g/  
} ; |]ucHV  
对于单参数函数的版本: )f*Iomp]@  
}76.6=~  
template < typename Ret, typename V1 > u0]q`u/ T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 04JT@s"o  
  { #7W.s!#}Dd  
typedef Ret result_type; 2d&^Sp&11  
} ; 0XIxwc0Iw  
对于双参数函数的版本: ;`jU_  
vm}G[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8S>>7z!U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {D(,ft;s^  
  { HdCk!Fv  
typedef Ret result_type; !0jq6[&  
} ; n;OHH{E{  
等等。。。 A{`]& K1u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JlIS0hnv  
vttrKVA  
template < typename Func > >\bPZf)tJ)  
struct func_return /'&v4C^y>  
  { 4#2 ,Y!  
template < typename T > AbY;H  
  struct result_1 a4by^   
  { SIv[9G6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <}2A=~ _  
} ; 5$^c@ 0  
gb-tNhJa@b  
template < typename T1, typename T2 > X;]3$\F  
  struct result_2 }td6fj_{  
  { b]#~39Iph  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .@K#U52  
} ; i./Y w  
} ; 065A?KyD  
cx:jUsb6  
3- )kwy6L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9::YR;NY  
VjTAN=  
template < typename Func, typename aPicker > C yf]`*  
class binder_1 h/=-tr  
  { -W^2*w   
Func fn; H%T3Pc  
aPicker pk; )"~=7)~<^  
public : K#)bjxz  
k4mTZ}6E  
template < typename T > =n)#!i  
  struct result_1 rgn|24x  
  { {~1M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? ,V;f2c  
} ; Z@nmjji  
n}5x-SxS0  
template < typename T1, typename T2 > _w%s(dzk  
  struct result_2 I,9~*^$  
  { @`2ozi~lO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VY{,x;O`  
} ; nOr"K;C  
-;S3|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F]SIT\kBm  
c8\g"T  
template < typename T > skSNzF7'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5W5pRd>Q  
  { )SD_}BY%k  
  return fn(pk(t)); |vT=Nnu  
} vT}pbOTh  
template < typename T1, typename T2 > )w@y(;WJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qIk )'!Vk  
  { ]o!&2:'N`  
  return fn(pk(t1, t2)); 'F6#l"~/  
} v6(,Ax&  
} ; bZnDd  
$"(3MnR  
EKJH_!%  
一目了然不是么? IjgBa-o/V  
最后实现bind jaNH](V  
'[xut1{  
A7e_w 7?a  
template < typename Func, typename aPicker > Qvs(Rt3?y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2nYiG)tg  
  { roL]v\tr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ^ M8k  
} 3XBp6`  
GMt)}Hz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7TR' zW2W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZS|Z98  
eKS:7:X  
十一. phoenix f`bIQ9R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )/ n29]  
tTE3H_   
for_each(v.begin(), v.end(), wfWS-pQ  
( _i#@t7  
do_ Mj,2\ijNM  
[ e4?<GT   
  cout << _1 <<   " , " 5auL<Pq   
] }]Qmt5'NI  
.while_( -- _1), >DkN+S  
cout << var( " \n " ) ~c9vdK  
) <w%Yq?^  
); sCL/pb]  
Yoj~|qL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >^sz5d+X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JJ*0M(GG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XC 57];-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U8Cw7u2  
pC55Ec<  
lxr@[VQ  
template < typename Cond, typename Actor > rZb_1E<  
class do_while l6yB_ M  
  { `W D*Q-&n  
Cond cd; 8rnb  
Actor act; lS>=y#i3Xv  
public : \>w@=bq26  
template < typename T > /0X0#+kn  
  struct result_1 s}z(|I rH  
  { B6^w{eXN  
  typedef int result_type; <7@mg/T  
} ; x Q@&W;  
p]X!g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4Q &Xb <  
<x.]OZgO  
template < typename T > EXv\FUzo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cj`pw2.  
  { fbi H   
  do xF2f/y   
    { N}eU.#L  
  act(t); Y*h`),  
  } ,dGFX]P  
  while (cd(t)); pQ4 %]Api  
  return   0 ; QYFN:XZ  
} iA5* _tK5  
} ; 1gf/#+$\  
w}]3jc84  
n-L]YrDPK[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K gR1El. r  
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。 HCfS)`  
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。 hqwz~Ky}  
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。 3ZT/>a>@  
下面就是产生这个functor的类: 0e[ tKn(  
L|dab {9  
WW,r9D:/  
template < typename Actor > \" 5F;J  
class do_while_actor !nZI? z;  
  { z|oA{VxW>  
Actor act; <yX@@8  
public : h$:&1jVY{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }0(vR_x  
N6-2*ES  
template < typename Cond > Ae,2Xi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?];~N5<'  
} ; ORFr7a'K  
!>"INmz  
f@,hO5h(_|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2- |j  
最后,是那个do_ PW~cqo B71  
h|$zHm  
& y 2GQJE  
class do_while_invoker }lr fO_  
  { s%0[DO3NV  
public : g,{Ei]$>I  
template < typename Actor > ={wjeRp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O(:u(U7e  
  { tZ*f~yW  
  return do_while_actor < Actor > (act); &~D.")Dz  
} @et3}-c  
} do_; -jklH/gF\%  
^OGH5@"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `tUeT[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !X#3w-K  
最后来说说怎么处理break和continue eO"\UDBV  
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。 } SWA|x  
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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