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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda En\Z#0,V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ({ k7#1 h8  
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, jkt 6/H  
(A4&k{C_  
e2wvc/gG6  
F&az":  
  class filler h/?6=D{  
  { SY T$3|a  
public : vxVOcO9<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9go))&`PJL  
} ; oj@g2H5P  
CmnHh~%  
3[VNsX  
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: ;7j,MbU  
`HyF_m>\  
J^:n* C  
5\'AD^{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d.AC%&W  
esI'"hVJ  
Ww`&i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <u0,Fp  
eGvOA\y:  
cz(G]{N  
2Wl{Br.  
二. 战前分析 FM\[].  
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。 328L)BmW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V|: qow:F  
}#/l N  
hKN6y%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F#|Z# Mu  
  /* --------------------------------------------- */ RRzP* A%=  
vector < int *> vp( 10 ); hB>^'6h+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T 1zi0fa'  
/* --------------------------------------------- */ H1&RI4XC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [.-a$J[4+F  
/* --------------------------------------------- */ a g;dc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FN\GE\H  
  /* --------------------------------------------- */ pkk4h2Ah  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "dtlME{Bx  
/* --------------------------------------------- */ (a#pvEY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0Oap39  
Y;_T=  L  
-Qb0:]sV#  
=/}X$,@2  
看了之后,我们可以思考一些问题: /b%Q[ Ck_  
1._1, _2是什么? I`^YAbnb  
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。 X"<|Z]w  
2._1 = 1是在做什么? @GeHWv  
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。 :1_mfX  
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。 +t"j-}xzE  
2 Y+:,ud\  
ri=+(NKo-  
三. 动工 doLNz4W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wW5Yw i  
i/$SN-5}1  
B*79qq  
C6^j#rl  
template < typename T > D^?_"wjW  
class assignment MLS;SCl  
  { u)~s4tP4  
T value; lT,+bU  
public : >r}Vf9 5[N  
assignment( const T & v) : value(v) {} mH\@QdF  
template < typename T2 > BS2?!;,8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N!c gN  
} ; ChE_unw  
vgThK9{m;  
8Q(8b@ZO,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hSMV&Cs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P {H{UKs#  
Le@? /  
sfI N)jh  
. \F7tc8?  
  class holder '9q6aM/&  
  { [cpNiw4e  
public : L|\Diap  
template < typename T > ~gddcTp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'n4u-pM(nB  
  { 1X&B:_  
  return assignment < T > (t); P']Y( !L  
} *rf$>8~$n  
} ; aR)?a;}H  
ik\S88|  
\ja `c)x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: GYoseqZM  
.'lN4x  
  static holder _1; 3dm'xe tM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ef,Cd[]b  
~ 5"J(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [h HG .  
而不用手动写一个函数对象。 /s`;9)G]9  
%g w{[ /[A  
g^j7@dum  
6mHhC?  
四. 问题分析 a D|Yo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }\Z5{OA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aYVDp{_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eqhAus?)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p(?3 V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ps+:</;Z  
)4uq iA6  
五. 问题1:一致性 JIV8q HC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| XKSX#cia  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 * nCx[  
I?M@5u  
struct holder ^'W%X  
  { g+|Bf&_  
  // 4_Y!elH)  
  template < typename T > &t6Tcy  
T &   operator ()( const T & r) const N-QCfDao  
  { `~nCbUUee  
  return (T & )r; 8 u:2,l  
} 61:9(*4~!F  
} ; 40.AM1Z0f  
hdg<bZk:  
这样的话assignment也必须相应改动: %3G;r\|r]  
P) 1 EA;  
template < typename Left, typename Right > HNMBXXf, B  
class assignment *#h;c1aP  
  { 3 Gd|YRtk  
Left l; Q52 bh'cuU  
Right r; kzi|$Gs<  
public : zlkWU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -*3(a E  
template < typename T2 > \EI#az=I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "L@g3g?|`  
} ; 0;cuX@A/a?  
bNs[O22  
同时,holder的operator=也需要改动: ke6n/ h5`  
g;G5 r&T  
template < typename T > Q|//Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;)|nkI  
  { !*bdG(pK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oHsP?%U  
} `M]BhW)  
FmI;lVF0j  
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。 <kbnu7?a*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q+%!<]7X  
 MYx88y  
return l(rhs) = r; 4)nt$fW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 tN!Bvj:C[M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3:AU:  
#Fzb8Yo  
template < typename Tp > 1eiw3WU;  
class constant_t "tX7%(  
  { h2;l1 G,  
  const Tp t; QgZJ`G--  
public : vJThU$s-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?*+1~m>  
template < typename T > 7@a\*|K6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [gn[nP9  
  { vHc#m@4o  
  return t; eJaUmK:  
} !Bj^i cR  
} ; y@ .b 4  
3?^NN|xg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a7*COh  
下面就可以修改holder的operator=了 ]bu9-X&T&  
JMePI%#8  
template < typename T > 2Fq=jOA)z$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A^L?_\e6  
  { uMpl#N p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5L3{w+V  
} ' &N20w  
cNeiD@t3V&  
同时也要修改assignment的operator() L!vWRwZwC  
W0?JVtq0Z  
template < typename T2 > S}mm\<=1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +C5#$5];  
现在代码看起来就很一致了。 XHNkQe  
%ET # z!  
六. 问题2:链式操作 ?RJdn]`4j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R#LGFXUj  
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。 i'iO H|s  
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。 nF|Oy0  
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。 Z9f/-|r5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <M305BH  
B G5X_s0/  
template < typename T > /+29.1#|  
struct result_1 %2YN,a4  
  { fFHK:n`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DZ2Fl>7  
} ; f-&ATTx`J  
c dDY]"k  
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: SctJxY(}!  
$>![wZ3  
template < typename T > SdSgn|S  
struct   ref bq: [Nj  
  { 9BO|1{  
typedef T & reference; wBE7Bv45  
} ; Z,SY N?@  
template < typename T > Nuo^+z E   
struct   ref < T &> ~W3:xnBEk  
  { i0b.AA  
typedef T & reference; W7$s5G,  
} ; "R8.P/ 3  
V07VwVD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A`IHP{aB  
HS(U4   
template < typename T > 4?v$<=#21*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !"`Jqs  
  { a^(2q{*  
  return l(t) = r(t); m[W/j/$A+x  
} :q(D(mK  
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。 ]I8]mUiUH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .(JE-upJ"  
PP],HB+*[  
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 */4tJ G1U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: " cNg :  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q*Y 4m8wY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,}u,)7  
最后的布局是: iQu^|,tHEM  
                Add =,O /,2)  
              /   \ gU~ L@R_D  
            Divide   5 p?}f|mQS)  
            /   \ t?KUK>>w  
          _1     3 8~;{xYN )  
似乎一切都解决了?不。 1>hb-OMX  
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。 akMJ4EF/  
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。 gAj0ukX5  
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: o1Ne+Jt  
jiqi!*  
template < typename Right > N`f!D>b:dn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DE'Xq6#PK  
Right & rt) const 3'.! +#  
  { HJc<Gwm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fn3*2  
} Ob7zu"zr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L^6"' #  
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。 1X[ 73  
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。 AbL5 !'  
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。 m\_+)eI|  
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。 3(MoXA*  
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? >ze>Xr'm5=  
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: BHEs+ e0  
xT:qe  
template < class Action > ;& RUE  
class picker : public Action pi|\0lH6W  
  { t#a.}Jl  
public : cZ6?P`X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NAJ '><2  
  // all the operator overloaded f+{c1fb>s  
} ; ur?d6 a  
n; Lo  
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。 v hRu `Yb  
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: -)p@BtMS  
>Dk1axZ!>/  
template < typename Right > Jw2B&)k/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )ZQHa7V  
  { 2r %>]y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9 aY'0wa  
} ?$UH9T9)  
Qk?jGXB>^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I).=v{@9V<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E7V38Z  
k}- "0>  
template < typename T >   struct picker_maker W/b"a?wE{  
  { s.|!Ti!]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xt? 3_?1  
} ; AmP#'U5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ue,#, 3{m  
  { -L+\y\F  
typedef picker < T > result; rdXCWK$E  
} ; n;e."^5  
98X!uh'  
下面总的结构就有了: ?lu_}t]  
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。 ,lrYl!,  
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。 kEp.0wL'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X(4s;i  
至此链式操作完美实现。 <E D8"~_  
O]c=Yyl  
co \[{}}  
七. 问题3 _cW_u?0X:  
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。 GwTT+  
^`l"'6  
template < typename T1, typename T2 > 8dV.nO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l\q*%'Pe  
  { s@[C&v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q&oC]u(="&  
} 5oVLv4Z9u  
%M|Z}2qv  
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: L4MxU 2  
xnJjCEZ  
template < typename T1, typename T2 > x, G6\QmA  
struct result_2 i}.{m Et  
  { 5LDQ^n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; it(LphB8  
} ; A ~qW.  
CnxK+1n l  
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? 3$GY,B  
这个差事就留给了holder自己。 LXBbz;vYl  
    #JK;& Dg!  
;k9 ?  
template < int Order > 3r,1^h  
class holder; G3Idxs  
template <> 6a "VCE]  
class holder < 1 > ap Fs UsE  
  { *ge].E  
public : ^+(A&PyP?  
template < typename T > *>H M$.?Q  
  struct result_1 r]8wOu-'  
  { Dj-\))L  
  typedef T & result; o0zc}mm  
} ; 08<k'Oi]  
template < typename T1, typename T2 > F{#N6,T  
  struct result_2 !yoSMI-  
  { w8eG;  
  typedef T1 & result; 2rK-X_}  
} ; [W^6u7~  
template < typename T > o0,UXBx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C><<0VhU  
  { *(?U  
  return (T & )r; :z0s*,QH  
} LydbP17K}  
template < typename T1, typename T2 > ek<PISlci  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hQgk.$g  
  { FRl3\ZDqrb  
  return (T1 & )r1; +-Z"H)  
} e%P+KX  
} ; _n-VgPRn  
3q~":bpAp  
template <> P!`Q_h6a  
class holder < 2 > c8bca`  
  { 7\7Brw4  
public : ?z\q Mu  
template < typename T > F&W0DaH  
  struct result_1 .ujs`9d_-  
  { \_*?R,$3Y,  
  typedef T & result; S5:"_U  
} ; |i,zY{GI+2  
template < typename T1, typename T2 > |<|28~#  
  struct result_2 n/9 LRZD|w  
  { ^l]]qdNr  
  typedef T2 & result; =:xV(GK}  
} ; 'Z*\1Ci  
template < typename T > jI*}y[o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QLn5#x~xb  
  { KuIt[oM  
  return (T & )r; e.)yV'%L  
} EIq{C-(  
template < typename T1, typename T2 > Ze$^UR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SQO>}#qm  
  { Bi9 N  
  return (T2 & )r2; { 4_I7r  
} d-6sC@PB  
} ; ,wwU` U  
f7EIDFX>pt  
&^CL] &/  
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> >。 +z]:CF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aJuj7y-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2]of SdM  
,XWay%8{E  
return l(i, j) = r(i, j); HMEs8.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?G~/{m.  
WrE-Zti  
  return ( int & )i; o 1 hdO  
  return ( int & )j; H{ n>KZ]\  
最后执行i = j; .c=$ bQ>^  
可见,参数被正确的选择了。 u%+6Mp[E  
jQ.>2-;H9  
!#,-  
8!`7-  
'Yaf\Hp  
八. 中期总结 &X#x9|=&O  
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: [M7iJcwt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  |0C|$2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z`-)1!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^F0k2pB  
"v\ bMuS  
GsP@ B'  
OBKC$e6I  
vxbH^b  
}<5\O*kX4  
九. 简化 b:}wR*Adc  
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。 ?YkO+?}+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "xvV'&lQ  
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: sUyCAKebRr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2-"Lxe65f  
  +-*/&|^等 z) ]BV=  
2. 返回引用。 |!4B Wt  
  =,各种复合赋值等 s]nGpA[!  
3. 返回固定类型。 C;58z 5*,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <eud#v  
4. 原样返回。 Y5h)l<P>B  
  operator, ]HNT(w@  
5. 返回解引用的类型。 )M&Azbu  
  operator*(单目) }2iKi(io*  
6. 返回地址。 +YQ)}v  
  operator&(单目) #"=yQZ6Y  
7. 下表访问返回类型。 nU?Xc(Xy  
  operator[] {L-{Y<fke  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wRV`v$*6  
  operator<<和operator>> %mB!|'K%  
;*>QG6Fh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]Vf8mkDGO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k2_6<v Z  
|h^G$guw  
template < typename Left > Pjj;.c 7_j  
struct value_return OVQxZ~uQ  
  { {jx#^n&5R  
template < typename T > ;H m-,W  
  struct result_1 &geOFe}R  
  { n7`.<*:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eSvc/CU  
} ; ?v)"%.  
$X.'W\o|  
template < typename T1, typename T2 > (zM+7tJH  
  struct result_2 43}&w.AS  
  { (<> Sz(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C~ }Wo5  
} ;  eo<~1w  
} ; WoClTb>F  
-Iruua7b  
8CnvvMf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2t]! {L  
mTXNHvv  
下面我们来剥离functor中的operator() 8eS@<[[F#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |j5A U  
:nbW.B3GV  
return l(t) op r(t) $E4O^0%/p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X('Q;^`  
return op l(t) `3>)BV<P  
return op l(t1, t2) L!+[]tB  
return l(t) op )K\k6HC.  
return l(t1, t2) op 6&OonYsP  
return l(t)[r(t)] +NzD/.gq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] My6]k?;}(  
J<5vs3[9  
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: vUIK4uR.  
单目: return f(l(t), r(t)); tI!R5q;k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bb O;AiHD  
双目: return f(l(t)); soQv?4  
return f(l(t1, t2)); !Lg}q!*%>V  
下面就是f的实现,以operator/为例 w=P <4 bdT  
{6=H/g=:i  
struct meta_divide e~2*> 5\:  
  { y?R <g^A  
template < typename T1, typename T2 > .U(SkZ`6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -fSKJo#}|  
  { i/ O,`2  
  return t1 / t2; &' Nk2{  
} $CQwBsYb=  
} ; j9L+.UVI,  
C(%5,|6  
这个工作可以让宏来做: ,rl <ye*&  
RfKxwo|M<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bu >yRL=*  
template < typename T1, typename T2 > \ 'bY|$\I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;ijfI  
以后可以直接用 um0}`Xq^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1o6J9kCq^3  
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=Ly49  
(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。。。) }&C!^v o  
k`4\.m"&  
E*T84Jh6  
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 T=f;n;/>  
DRmh(T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2G:{FY  
class unary_op : public Rettype $RFu m'`5  
  { G/RheH G  
    Left l; <GFB'`L  
public : >G3 J3P(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OTFu4"]M  
Ci#5@Q9#w  
template < typename T > S>ylAU;N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .pu`\BW>  
      {  ~NW5+M(u  
      return FuncType::execute(l(t)); [2j (\vC!  
    } H R!>g  
j>Bk; f|  
    template < typename T1, typename T2 > OAnn`*5Up  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OrH1fhh   
      { YDzF( ']o:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sp |y/r#  
    } [q+ 39  
} ; K/.hJ  
7rDRu]  
PA-0FlV|  
同样还可以申明一个binary_op g7Q*KA+  
*ej o6>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ L:w;Oy9T  
class binary_op : public Rettype my\oC^/9  
  { eS# 0-  
    Left l; 6~Oje>w;  
Right r; Vqp.jF1|  
public : d<cbp [3F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Exs _LN  
+MoxvW6  
template < typename T > .LTFa.jxA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hpi_0lMkI  
      { <n~g+ps  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b yreleWo  
    } bg3jo1J  
7R`ZTfD  
    template < typename T1, typename T2 > .N><yQ-j3'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^fiRRFr[  
      { md +`#-D\O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); czsoD) N  
    } SFPIr0 u  
} ; _TcQ12H 5<  
X'Il:SK  
!J?=nSu  
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 OsSiBb,W79  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >`V|`Zi ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A kQFb2|ir  
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。 ?}Ptb&Vk(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F1[ [fH  
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。。。 3\l9Sf=M|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]~ 8N  
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) 6o23#JgN  
下面是修改过的unary_op LYT<o FE-  
xcRrI|?eC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jz8#88cY  
class unary_op j\L$dPZ  
  { #w?%&,Kp  
Left l; z)y(31K<1  
  ph'SS=!.  
public : a|{<#<6n(  
D~?*Xv]s ~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n[S*gX0  
7XC}C+  
template < typename T > pQ`L=#WM  
  struct result_1 5<8>G?Y  
  { q9z!g/,d/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zyn =Xv@p  
} ; B-p5;h>  
K>JU/(  
template < typename T1, typename T2 > kT=|tQ@  
  struct result_2 3A/MFQ#2  
  { 8ewEdnE   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZrT|~$*m`  
} ; <;Z~ vZ]  
-ns a3P  
template < typename T1, typename T2 > 8r|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :H:}t>X6Vo  
  { /*2W?ZM~H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q$*_C kT  
} 8$tpPOhzb  
]1$AAmQH  
template < typename T > ),FN29mZu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vx8.FNJh  
  { TK?N^ly  
  return OpClass::execute(lt(t)); {$=%5  
} BqAwo  
X"59`Yh  
} ; @9 tv N}  
I{UB!0H  
7ib<Cb>K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #yOY&W:N  
好啦,现在才真正完美了。 znpZ0O\!  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0`zq*OQ  
`,=p\g|D  
template < typename Right > F?Nk:# V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =umS^fJ5`  
  { 2*E<G|-F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A^7Zy79  
} Ev ,8?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ekp 0.c8:  
4nXS9RiF2  
UsKn4Kh  
bvvx(?!  
p tfADG  
十. bind itMc!bUQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 G2k71{jK  
先来分析一下一段例子 8j +;Xlh  
0n^j 50Yq  
J=bOw//  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WuXRL}!\,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3+PM_c)Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OtqLigt&l  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \K=PIcH  
我们来写个简单的。 IUG .q8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Efd[ZJxS6  
对于函数对象类的版本: `G{t<7[[;  
~/[N)RFD  
template < typename Func > ds[~Cp   
struct functor_trait A|nU _*  
  { -<.NEV  
typedef typename Func::result_type result_type; }+3~y'k  
} ; 2Rt ZTn  
对于无参数函数的版本: h"m7r4f  
9peB+URV  
template < typename Ret > !9Xex?et  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c67!OHumP  
  { cne[-E  
typedef Ret result_type; sTYl' Ieg  
} ; c(JO;=,@9  
对于单参数函数的版本: SX8%F:<.  
M" \y2   
template < typename Ret, typename V1 > n-WvIy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +g30frg+Gl  
  { %uMsXa  
typedef Ret result_type; y[eNM6p  
} ; Y^f|}YO%y  
对于双参数函数的版本: K|!)<6ZsG7  
P1jkoJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c3mlO [(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {$.{VE+v5  
  { sNTfRPC  
typedef Ret result_type; Lj\<qF~n  
} ; +fmZ&9hFNJ  
等等。。。 '1*MiFxKq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Dne&YVF9V  
rbWFq|(_  
template < typename Func > !qq@F%tv  
struct func_return ;W:Q}[  
  { !%=k/|#  
template < typename T > RmCR"~   
  struct result_1 *()#*0  
  { Fv B2y8&W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IRY2H#:$  
} ; IHfqW?  
AS ul  
template < typename T1, typename T2 > v]sGdZ(6-  
  struct result_2 3M`J.>  
  { ea/6$f9^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N~YeAe~+  
} ; **[p{R]8o  
} ; b*7i&q'H  
z""(M4  
!b_IH0]U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tL|Q{+i yE  
W[ DB !ue  
template < typename Func, typename aPicker > [ j_jee  
class binder_1 YN3uhd[2  
  { v4zARE9#  
Func fn; wVB8PO8  
aPicker pk; x;/3_"$9>\  
public : R/7l2*  
M,P_xkLp  
template < typename T > &v88x s  
  struct result_1 b1"wQM9  
  { AmFHn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +ZO*~.zZ  
} ; t@v8>J%K  
)c_ll;%  
template < typename T1, typename T2 > Adm`s .  
  struct result_2 k2a^gCBC  
  { CJ>=odK[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hR2.w/2j  
} ; K(Nk|gQ  
&/" qOZAs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ar_/9@n  
5irOK9hK  
template < typename T > LGkKR{ep(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZBWe,Xvq  
  { hB4.tMgZ  
  return fn(pk(t)); bBf+z7iyc  
} 78"W ~`8  
template < typename T1, typename T2 > rkrt.B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *9PQJeyR  
  { 6 s/O\A  
  return fn(pk(t1, t2)); 3h>Ji1vV  
} 6 9Cxh  
} ; P#C`/%$S  
*Bj G3Jc5  
B^Q#@[T   
一目了然不是么? 6lGL.m'Ra  
最后实现bind (`N/1}vk  
~a}pYLxl  
jdzV&  
template < typename Func, typename aPicker > }\F>z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6)8']f  
  { VI4d/2e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); okW3V}/x/z  
} -MZ Eli g  
5VN4A<))  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ??Lxb% 7R  
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。 dK-G%5)r  
FWj~bn  
十一. phoenix !}%giF$-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7g$t$cZby,  
QZY (S*Up  
for_each(v.begin(), v.end(), VmW_,  
( b({2|R  
do_ BdTj0{S1u  
[ j8b:+io  
  cout << _1 <<   " , " Cn,dr4J[  
] 7hc(]8eP  
.while_( -- _1), BBDOjhik  
cout << var( " \n " ) hf '3yEm  
) 2+'&||h  
); z"-Urd^O  
<5.{+!BM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ` mi!"pmw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6 B )   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]PFc8qv{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W*)>Tr)o  
N\u-8nE5  
_VJb i,V  
template < typename Cond, typename Actor > -%A6eRShk  
class do_while &&JMw6 &[`  
  { <:p&P  
Cond cd; 4xlsdq8`t  
Actor act; &HE8O}<>  
public : REJ}T:  
template < typename T > 3+Q6<MS q  
  struct result_1 &45.*l|mo  
  { 9H<:\-:  
  typedef int result_type; o8" [6Ys  
} ; c}Qc2D3*  
Zqao4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ecb[m2z  
,W#y7 t  
template < typename T > /xmd]XM=_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zUh(b=,  
  { D -jew&B  
  do ,UP6.C14  
    { R'{V&H^Z  
  act(t); UY==1\  
  } @U&|38  
  while (cd(t)); GV9"8M Z6  
  return   0 ; .sLx6J%  
} @{a(f;  
} ; oyHjdPdY#  
oxRu:+N  
Qcw/>LaL:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k_ skn3,u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A4# m&o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aoBM _#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l6O2B/2j  
下面就是产生这个functor的类: 71~V*  
wxoBq{r;  
L3/ua  
template < typename Actor > j8PK\j[  
class do_while_actor x&;SLEM   
  { Awj`6GeJ  
Actor act; f_ ::?  
public : -Ju!2by  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xGA%/dy,;  
1.uyu  
template < typename Cond > 1*a2s2G '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w<'mV^S  
} ; { d/k0H  
| o?@Eh  
/5o~$S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "e(N h%t  
最后,是那个do_ q[+];  
#):FXB$a  
/g_}5s-Z  
class do_while_invoker !rXyw`6N  
  { ^v,^.>P  
public : rR7}SEa  
template < typename Actor > m1(rAr1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dkXK0k  
  { &BQ`4j~.  
  return do_while_actor < Actor > (act); lAoH@+dyA+  
} rod{77  
} do_; y :457R2F  
4WNWn#M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $,R|$0B7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mtHw!*  
最后来说说怎么处理break和continue l<gg5 Zea  
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。 Q4UaqiL  
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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