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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H1c>3c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?{L5=X@$$  
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, & LhQr-g  
%mAwK<MY`  
bgeJVI  
MFn\[J`Ra  
  class filler qnFg7X>C,  
  { c+{ ar^)*  
public : W2 {4s 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^EJ]LNk }  
} ; vddl9"V)  
3"Zc|Ck <?  
O"}O~lZ[6T  
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: +w?-#M#  
!t[;~`d9  
%$_Y"82  
O{p7I&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MxOIe|=&  
&z05h<]  
4C[kj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2 ?F?C  
Z.`0  
4-BrE&2f  
rgo!t028^  
二. 战前分析 j-d542"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 P~84#5R1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z))rk vL%  
N)/7j7c~;  
c*r@QmB:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9a#Y D;-p  
  /* --------------------------------------------- */ F. I\?b  
vector < int *> vp( 10 ); EMPujik-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FqZD'Uu7  
/* --------------------------------------------- */ v6H!.0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >y+?Sz!  
/* --------------------------------------------- */ _hgGF9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~x[(1  
  /* --------------------------------------------- */ GL _hRu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O>>/2V9  
/* --------------------------------------------- */ !D!"ftOm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mA#;6?6  
MP_/eC ;  
XZ2 ji_D  
CDY3+!  
看了之后,我们可以思考一些问题: "pO** z$Z  
1._1, _2是什么? cT@H49#uB  
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。 K#Xl)h}y7  
2._1 = 1是在做什么? Tv `&  
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。 .e4upT GU  
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。 8@ S@^C*F  
,Iru_=Wk~  
~Rx`:kQ  
三. 动工 ^A=2#j~H\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WD5jO9Oai  
9rIv-&7'm  
ixL[(*V  
TEla?N  
template < typename T > kkJ8xyO  
class assignment PzT@q\O  
  { --k!KrL  
T value; :Dfl,=S  
public : 1+ [,eq  
assignment( const T & v) : value(v) {} `QZKW  
template < typename T2 > \p%D;g+c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .$1S-+(kV  
} ; 9I}Uh#]k<  
Rp!"c  
!}5+hj!6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vh^ :.y   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qoZe<jW (  
;I6C`N  
#%pY,AK:=  
E2tUL#  
  class holder !hE F.S  
  { $KBW{  
public : `<#O8,7`  
template < typename T > >}/T&S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?BbEQr  
  { );?tGX  
  return assignment < T > (t); L3\( <[  
} I+`>e*:@W  
} ; 1ed^{Wa4$9  
{suQ"iv  
t. HwX9  
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: HdyE`FY\  
 C~^T=IP  
  static holder _1; 3NdO3-~)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $oJjgAxcZ  
#bCUI*N"P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =@&>r5W1  
而不用手动写一个函数对象。 8w#4T:hsuN  
7#N ?{3i  
"Xl"H/3r  
jAovzZ6BL  
四. 问题分析 %zR5q  Lb  
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。 [;l;kom  
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。 1r5Z$3t\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^5)=) xVF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {E}D6`{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x TqP`ljX  
#ApmJLeCO  
五. 问题1:一致性 cEn|Q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #Zi6N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 flz7{W  
7<(kvE*x  
struct holder \w&R`;b8w  
  { p@h<u!rL8  
  // @LY[kt6o  
  template < typename T > lv~ga2>z  
T &   operator ()( const T & r) const f(\S +4  
  { C+_UI x]A  
  return (T & )r; ?0-3J )kW  
} )TBm?VMe  
} ; =`2jnvx  
A'"J'q*t  
这样的话assignment也必须相应改动: ~Q]/=HK  
I]42R;Sc  
template < typename Left, typename Right > q"WfKz!U  
class assignment D( y c  
  { #TV #*  
Left l; R8YU#D (Q  
Right r; Q'Uv5p"X  
public : 7UqDPEXU]`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4QYStDFe  
template < typename T2 > =L;g:hc<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7mn&w$MS4:  
} ; e`+ej-o,  
s7\Ee-x)s  
同时,holder的operator=也需要改动: 9JeT1\VvHY  
Z`Jt6QgW  
template < typename T > BAG#YZB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ezhfKt]j  
  { G7KOJZb+D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b(adM3MP  
} L-m' #  
k4en/&  
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。 7\H_9o0$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vg1E@rH|}  
twt's,dO  
return l(rhs) = r; WpMm%G~'4t  
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。 '5A&c(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <-gGm=R_$  
V0*MY{x#S  
template < typename Tp > KI].T+I  
class constant_t !Q}Bz*Y  
  { +:/.\3v71  
  const Tp t; P%d3fFzK  
public : WDr=+=Zj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {cjp8W8hS  
template < typename T > @wVDe\% ,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9lkl-b6xG  
  { .3SP# mI  
  return t; ! GtF%V  
} 4tvZJS hV  
} ; :c(I-xif  
] pv!Ll  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]4'V59\  
下面就可以修改holder的operator=了 q4vHsy36  
'$4&q629d  
template < typename T > dIA1\;@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [(vV45(E  
  { NFG~PZ`6R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YpG6p0 nd  
} 67||wh.BU  
:3b\pEO9\  
同时也要修改assignment的operator() Ax9A-|  
!G<gp4Js+N  
template < typename T2 > @lqI,Ce5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `'9t^ 6mk  
现在代码看起来就很一致了。 5!57<n  
*8/cd0  
六. 问题2:链式操作 l=a< =i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hn$jI5*`  
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。 YWDd[\4  
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。 II\}84U2 .  
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。 ?9T,sX:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R[#B|$  
R$">  
template < typename T > $_|jI ^  
struct result_1 n8q%>.i7  
  { UI wTf2B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /<J5?H  
} ; (m')dSZ  
3g0v,7,Zv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: YdYaLTz  
qy-Hv6oof  
template < typename T > %4/X;w\3  
struct   ref :Z6l)R+V  
  { }!WuJz"  
typedef T & reference; WpkCFp  
} ; Hx9lQ8  
template < typename T > @[5]?8\o  
struct   ref < T &> /1hcw|cfC  
  { E< pO!P  
typedef T & reference; *N](Xtbj  
} ; T+:GYab/  
Lp+?5DjLT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oP:OurX8V  
d:h X3  
template < typename T > +('=Ryo T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J|8 u  
  { JK'tdvs~  
  return l(t) = r(t); D&6.> wt .  
} #*  8^ar<  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kcP&''  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .|y{1?f_  
#BIY[{!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 NRs%q}lX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SPINV.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tq%##  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~-A"M_n ?  
最后的布局是: vtq47i  
                Add QQ99sy  
              /   \ :x!'Eer n  
            Divide   5 Wf&i{3z[  
            /   \ x`K"1E{2  
          _1     3 '~xjaa;.  
似乎一切都解决了?不。 7[M@;$  
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。 z~jk_|?|?  
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。 &qm:36Y7Xg  
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: Eq5X/Hx  
0}\8,U  
template < typename Right > k[1w] l8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {dvsZJj  
Right & rt) const .Txwp?};  
  { X- SR0x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,(kaC.Em  
} ? Lr:>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l YjPrA]TC  
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。 KwxJ{$|xH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )u307Lg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +4k4z:<n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?T>NvKF  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }G<A$*L1  
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: T>v`UN Bl]  
}vW3<|z  
template < class Action > (y2P."  
class picker : public Action mXUe/*r0T  
  { &G7@lz@sK+  
public : eS2VLVxu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wOR#sp&  
  // all the operator overloaded =jvN8R*[  
} ; ^ ;cJjl'=  
Kxsj_^&|i  
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。 J 77*Ue ^  
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: 22D,,nC0+=  
.U,>Qn4/  
template < typename Right > eie u|_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3\5I4#S  
  { }ct*<zj[~u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -raZ6?Zjc  
} 5:l"*  
dg;E,'e_ p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !jN$U%/,%.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 X+//$J  
^ANz=`N5,  
template < typename T >   struct picker_maker mz^[C7(q'(  
  { .Mzrj{^Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vpu   
} ; Ap`D{u/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~h444Hp=  
  { \3cg\Q+~  
typedef picker < T > result; Cta!"=\  
} ; =5M '+>  
Q8bn|#`  
下面总的结构就有了: 6hqqZ  
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。 T!Uf PfEI  
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。 %* @hS`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p;{w0uld"  
至此链式操作完美实现。 6X$iTJ[\x  
fU4{4M+9"  
\V9);KAOj  
七. 问题3 -257g;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3$kElq[  
MZSyu  
template < typename T1, typename T2 > ZHc;8|}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *q(HW  
  { DZX4c2J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5$ rV0X,O  
} |( R[5q  
ZRCUM"R_  
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: f8 L3+u  
zuBfkW95+  
template < typename T1, typename T2 > ^r~R]stE^  
struct result_2 i<{/r-w=E  
  { Z/I`XPmk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A>}]=Ii/  
} ; bqUQadDB  
0"=}d y  
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? 3hNb ?  
这个差事就留给了holder自己。 :n(!,  
    X]t *  
-!ERe@k(  
template < int Order > SP5t=#M6  
class holder; , -S n  
template <> o`[X _  
class holder < 1 > ?a-}1A{  
  { vX}mwK8  
public : }i2dXC/  
template < typename T > SlUt&+)  
  struct result_1 s&qr2'F+z  
  { &bS!>_9  
  typedef T & result; \fD[Ej  
} ; r#K"d  
template < typename T1, typename T2 > {,i='!WIm  
  struct result_2 .@]M'S^1  
  { ^b(> Bg )T  
  typedef T1 & result; =DXvt5G  
} ; IctLhYZ  
template < typename T > ]lzOz<0q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z(fhH..T`  
  { &SK=ZOKg^  
  return (T & )r; CI,xp  
} Q*AgFF%wn  
template < typename T1, typename T2 > ` G.:G/b%H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <2R xyoDL6  
  { AkR ZUj\  
  return (T1 & )r1; _k.gVm  
} ,=p.Cx'PR  
} ; _fANl}Mf:  
.[#bOp*  
template <> &M^FA=J\  
class holder < 2 > f*~z|  
  { dCM*4B<  
public : F`YxH*tO7  
template < typename T > Z'z~40Bda  
  struct result_1 S~ 3|  
  { )Z2t=&Nw  
  typedef T & result; <0I=XsE1iX  
} ; t ~"DQq E  
template < typename T1, typename T2 > ]6{\`a  
  struct result_2 E.~~.2   
  { uu582%tiG  
  typedef T2 & result; B 9AE*  
} ; Sf0[^"7  
template < typename T > :7Q, `W9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |qsY0zx  
  { Nm/Fc   
  return (T & )r; ?YbZVoD)J  
} *npe]cC  
template < typename T1, typename T2 > A?8 29<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -d6*M*{|  
  { L #l|}u  
  return (T2 & )r2; ? /Z hu  
} 4\yKd8I  
} ; 1)m&6:!b  
C\dlQQ  
F /: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> >。 >#\&%0OZw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TID0x/j"K5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }ZWeb#\  
o(@F37r{?  
return l(i, j) = r(i, j); $R<eXDW6:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !Rw\k'<GKX  
(&u)F B*  
  return ( int & )i; m=< ;)  
  return ( int & )j; r3b~|O^}  
最后执行i = j; &c!=< <5M  
可见,参数被正确的选择了。 @*c ) s_  
L"6@3  
kY6))9 O  
-m~[z  
\;A\ vQ[  
八. 中期总结 D0&{iZ(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z[wk-a+w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kv:ih=?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zb7:qe<UN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =JnUTc _u  
ico(4KSk  
xQhvs=Zm]  
S&P5##.u`  
1`_i%R^  
o^! Zt 9  
九. 简化 =>CrZ23B "  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h D/b O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~U~4QQV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?%HtPm2< %  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qEpP%p  
  +-*/&|^等 IczEddt@'  
2. 返回引用。 ?D6rFUs9;  
  =,各种复合赋值等 Pz"!8b-MN  
3. 返回固定类型。 _dEf@==  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9D_4]'KG  
4. 原样返回。 2aN  
  operator, S-h1p`  
5. 返回解引用的类型。 ud-.R~f{e  
  operator*(单目) 1q! 6Sny@  
6. 返回地址。 GJqSNi}  
  operator&(单目) ~I>B5^3  
7. 下表访问返回类型。 U9xFQ=$ 2  
  operator[] @]HV:7<q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JqH2c=}-  
  operator<<和operator>> OX4+1@$tk  
EQ>bwEG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o=_4v ^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p$@=N6)I.k  
GKPqBi[rO  
template < typename Left > /kVy#sT|  
struct value_return ?lU]J]  
  { y\ @;s?QL  
template < typename T > ASaG }h  
  struct result_1 !U/: !e`N  
  { (.!q~G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N1(}3O  
} ; SJ7>*Sa(u$  
j &Ayk*  
template < typename T1, typename T2 > i4!n Oyk  
  struct result_2 ^B?koU l^  
  { j>R7OGg'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -ij1%#tz  
} ; J\   
} ; Ye!=  
YKl!M/  
,^o^@SI)   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p9_45u`u2  
A Sy7")5  
下面我们来剥离functor中的operator() zAB-kE\ )  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [;5HI'px  
qg6Hk:^r  
return l(t) op r(t) ,l7ty#j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +U%lWE%  
return op l(t) _z m<[0(  
return op l(t1, t2) =$Q3!bJ  
return l(t) op ,-DE;l^Q=  
return l(t1, t2) op JEBo!9  
return l(t)[r(t)] " Jnq~7]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ? *I9  
W.:k E|a.g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %v~j10e  
单目: return f(l(t), r(t)); 7X}_yMxc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (DK pJCx  
双目: return f(l(t)); J(/ eR,ak  
return f(l(t1, t2)); oRWsi/Zf  
下面就是f的实现,以operator/为例 :@b>,{*4zS  
a9jY^E'|n  
struct meta_divide GJy,)EO6{  
  { b<.+WkO  
template < typename T1, typename T2 > 'Dk(jpYB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !b _<_Y{l  
  { 9R;s;2$.  
  return t1 / t2; `(B1 "qRi  
} 7P|(j<JX6'  
} ; u{p\8v%7  
`O}. .N]g  
这个工作可以让宏来做: <6L$ :vT_  
N{p2@_fnB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <O\z`aA'q  
template < typename T1, typename T2 > \ FT (EH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [V jd )%  
以后可以直接用 y'yaCf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ha8do^x  
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 -U/& 3  
(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。。。) J;T_ 9  
6lWO8j^BN  
5K6_#g4"  
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 MB"?^~Sm  
Va*Uwy?x/)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s9[v_(W  
class unary_op : public Rettype At bqj?  
  { 4qm5`o\hb  
    Left l; eEc;w#  
public : 5&9(d_#H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {8B\-LUR  
J$WIF&*0@  
template < typename T > =$`DBLX   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b$Uwj<v  
      { %W&=]&L  
      return FuncType::execute(l(t)); A&t'uY6  
    } swLgdk{8n  
:&or'Yi}  
    template < typename T1, typename T2 > :sPku<1is  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <RhKlCP  
      { i*U\~CZjT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2Vu|uZd  
    } ]7u8m[@  
} ; .ySesN: C~  
Bgs~1E@8V  
3.dUMJ$_  
同样还可以申明一个binary_op @JEr/yy  
HK[sHB&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aF;&#TsB  
class binary_op : public Rettype s)M2Z3>+  
  { ,-b{oS~u  
    Left l; ~y|%D;  
Right r; A|>C3S  
public : q90S>c,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NI^Y%N  
lMm-K%(2  
template < typename T > &% *S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MW4dPoa  
      { } 1XLe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j{;3+LCo*  
    } >6kWmXK[  
3x=F  
    template < typename T1, typename T2 > _E30t( _.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k]>k1Mi=  
      { ;Q"F@v}18  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (%P* rl  
    } `riv`+J{s  
} ; @Op8^8$`  
l =_@<p  
0zTv'L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <7jb4n<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yav)mO~QU6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c^6`"\X^g  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 iZSSd{jO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XsG]-Cw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _L=vK=,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ov<3?)ok  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "w'YZO]>  
下面是修改过的unary_op "yz\p,  
ROjjN W`W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :>;ps R  
class unary_op 4vX]c  
  { 9Y4N  
Left l; asq/_`  
  Hwc{%.%ae  
public : k0YsAa#6V  
~o%-\^oc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N{`l?t0I  
FSQ&J|O  
template < typename T > 2s4=%l  
  struct result_1 ipzUF o<w  
  { u:S@'z>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XOeh![eMX  
} ; hv"toszj\  
6>L.)V  
template < typename T1, typename T2 > tZ@ +18  
  struct result_2 z1FbW&V  
  { Qr<%rU^{.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I| j tpv}  
} ; R^2Uh$kk{A  
"{B ek<  
template < typename T1, typename T2 > o5D"<-=>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H4m6H)KOG  
  { 23f[i<4e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PPqTmx5S  
} j^ _I{  
xk*3,J6BK  
template < typename T > !Q(xOc9>Ug  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } g*-Ty  
  { @*uX[)  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9V],X=y~  
} J@GfO\ o  
)]%9Tgn  
} ;  `JE>GZ Y  
Me}TW!GC  
eTF8B<?  
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 PD}R7[".>  
好啦,现在才真正完美了。 _RW[]MN3*  
现在在picker里面就可以这么添加了: psZeu*/r  
).]m@g:ew  
template < typename Right > {\aSEE /'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @ |GeR  
  { jSFN/C.9h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )T64(_TE  
} da2[   
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。 ILi5WuOYX  
0`!Q-G7  
baNfS  
ZW?7g+P  
UTTC:=F+  
十. bind FqTkUWd,#  
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。 Wv0'?NL.  
先来分析一下一段例子 nP3GI:mjL  
|wJZU  
YF -w=Y6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HLe^|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aVP|:OAj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ib2@Wi   
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。 <c ovApx  
我们来写个简单的。 8`G{1lr4o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &Bn; Vi  
对于函数对象类的版本: ^@Qi&g`lr?  
lk +K+Ra/  
template < typename Func > DVhTb  
struct functor_trait 1qC:3 ;P  
  { %]ayW$4  
typedef typename Func::result_type result_type; ,z1!~gIal  
} ; ,w%oSlOu  
对于无参数函数的版本: z9ShP&^4[  
8sIrG  
template < typename Ret > JQ_gM._3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {% _j~  
  { 5(|M["KK~  
typedef Ret result_type; -WUYE  
} ; , Ln   
对于单参数函数的版本: u- [t~-(a  
QWHy=(!  
template < typename Ret, typename V1 > ,GX~s5S8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @E}X-r.^f  
  { VK'T[5e  
typedef Ret result_type; A'( 7VJ  
} ; *yaX:,'\$  
对于双参数函数的版本: .gN$N=7<  
VxN64;|=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (b%y$D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S7kT3zB  
  { 9"aFS=><  
typedef Ret result_type; b#g {`E  
} ; P!y`$Ky&  
等等。。。 >C3NtGvy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy atf%7}2  
WkaR{{nM  
template < typename Func > }6J7 <g  
struct func_return <s8? Z1  
  { 5Vi]~dZu7  
template < typename T > JblmXqtC  
  struct result_1 n`)7Y`hBhP  
  { .H^P2tp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `.'i V[fr  
} ; lV<Tsk'  
90T%T2K  
template < typename T1, typename T2 > yIIETE  
  struct result_2 oM<!I0"gC+  
  { A*;?U2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cVay=5].  
} ; -@L's{J{M  
} ; "]m*816'  
sc8DY!|OYN  
CofH}-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ns#~}2"d  
_Dj<Eu_  
template < typename Func, typename aPicker > 23-t$y]  
class binder_1 h/Hl?O8[  
  { D;zWksq  
Func fn; 5!AV!A_Jp  
aPicker pk; f>r3$WKj  
public : rer|k<k;]G  
voV:H[RD9  
template < typename T > -+}5ma  
  struct result_1 T;!ukGoFP  
  { \E@s_fQ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >{m2E8U0  
} ; iS1Gb$?  
 *q*HGW5  
template < typename T1, typename T2 > nG"n-$A?<  
  struct result_2 C ]'g:93L  
  { "#pzZ)Zh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >+ ]R4  
} ; f]8!DXEA  
ejklpa ./  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $(gGoL<  
fpvvV(  
template < typename T > :)p)=c8%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Y UY9+D&  
  { $J"%I$%X=  
  return fn(pk(t)); I1)-,/nEjg  
} )'5<6Q.]  
template < typename T1, typename T2 > %X4-a%512  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dk_,YU'z  
  { $;Vc@mYGW;  
  return fn(pk(t1, t2)); i3Hz"Qs;  
} Sty! atEWT  
} ; jJ a V  
lwOf)jK:J  
gg-};0P-  
一目了然不是么? ?MC(}dF0  
最后实现bind > z=Ou<,  
r<*O  
4\N_ G @  
template < typename Func, typename aPicker > J/'M N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wE$s'e  
  { U:]MgZWn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AkrTfi4hC  
} 84=-Lw  
yo'9x s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M8';%  =@  
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。 G#H9g PY  
bD35JG^&i  
十一. phoenix RF_[?O)Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W+gpr|R2  
^qxdmMp)l  
for_each(v.begin(), v.end(), A&?}w_|9  
( x;]x_f z  
do_ &%^K,Q"  
[ 6eQsoKK  
  cout << _1 <<   " , " \M5P+Wk '  
] Lt1U+o[ot  
.while_( -- _1), Y@Y`gF6F  
cout << var( " \n " ) Ic'Q5kfM  
) R]u (l+`  
); lv4(4$T  
]cIu|bRO  
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: ~,ynJ]_aJB  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ./l|8o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .APVjqG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }A|))Ao|  
Wo{K}  
0G5'Y;8  
template < typename Cond, typename Actor > x>%joKY[  
class do_while nv"G;W  
  { '61i2\[lZQ  
Cond cd; 91u p^   
Actor act; &Yp+k}XU  
public : Xo Y7/&&  
template < typename T > @,k7xm$u  
  struct result_1 nfX12y_SXL  
  { td >,TW=A*  
  typedef int result_type; .Gh%p`<  
} ; lop uf/U0  
B{p4G`$i1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yRC3 . [  
}W$8M>l  
template < typename T > i\Yl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {I{3(M#"  
  { d$K=c1  
  do zmI5"K"'F  
    { XA1f' Kk  
  act(t); J A`H@qE  
  } f&ytK  
  while (cd(t)); =}v ;1m  
  return   0 ; h* s`^W3  
} @EHIp{0.  
} ; EKuSnlTXba  
IIxJqGN:  
e_/x&a(i8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s~J=<)T*6  
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。 -es"0wS<u  
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。 WfG(JJ  
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。 'wZ_4XjD  
下面就是产生这个functor的类: mc ZGg;3  
D{p5/#|r  
dQ9 ah  
template < typename Actor > \ZS TKi?  
class do_while_actor *| YU]b;W  
  { sqpGrW.  
Actor act; )11W)G`w  
public : QR"bYQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6NX3"i0 eT  
_ h9o@  
template < typename Cond > ',ZF5T5z@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2n|CD|V$ux  
} ; DyfsTx  
Mra35  
F;u_7OM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x=]S.XI  
最后,是那个do_ -U -P}6^  
5M:D?9E+  
5ZK&fKeCF  
class do_while_invoker d~@q%-`lA  
  { /r^[a,Q#x  
public : b9Y_!Qe  
template < typename Actor > ^ve14mbF#.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C>X|VP |C  
  { VFj(M j`}G  
  return do_while_actor < Actor > (act); L8&D(wh/f  
} x<ax9{  
} do_; M2@;RZ(|  
?n]FNjd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |~K(F <;j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oM,- VUr  
最后来说说怎么处理break和continue 2z_2.0/3  
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。 3c#s|qW  
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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