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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j9'XZq}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X@U 1Ri  
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, **w~  
% T\N@  
sA-W^*+  
_x 6E_i-(  
  class filler q- (N Zno  
  { 3Lki7QW`  
public : LoE(W|nj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rq["O/2  
} ; tkqBCKpDa  
ZM`P~N1?)g  
a9zph2o-  
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: h\*rv5\M  
%L>nXj  
~PW}sN6ppG  
iCRw}[[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '8kjTf#g<l  
|!5T+H{Sj  
9w;J7jgOT!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #aY<J:Nx  
1[g!^5W  
Fi% W\Y'  
gzCMJ<3!D  
二. 战前分析 I S8nvx\  
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。 u;ooDIq@  
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 F%Umau*1  
=z1o}ga=EA  
wx%nTf/Oa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^@lg5d3F  
  /* --------------------------------------------- */ f\_!N "HW  
vector < int *> vp( 10 ); [j]J_S9jJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wU)5Evp[  
/* --------------------------------------------- */ S{i@=:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bSR+yr'?  
/* --------------------------------------------- */ J:Y|O-S!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); emY5xZ@N  
  /* --------------------------------------------- */ -s%-*K+,W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GL =XiBt  
/* --------------------------------------------- */ iSz@E&[X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m2q;^o:J  
'h6} cw+K  
fMEv85@JL  
:CST!+)o  
看了之后,我们可以思考一些问题: C1B3VG  
1._1, _2是什么? |;u%JW$4  
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。 DT"Zq  
2._1 = 1是在做什么? yb{{ z@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GHC?Tp   
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。 (<R\  
|5B,cB_  
FWpN:|X BS  
三. 动工 8 ]06!7S}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *tfDXQ^mN  
b}&7~4zw  
+}XL>=-5  
3^R][;  
template < typename T > tZu*Asx7  
class assignment +>:_kE]?nX  
  { $K.%un Gm  
T value; ?I2k6%a  
public : ?WQd  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q@W|GOH3  
template < typename T2 > %f_OP$;fc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z: lB:U'o  
} ; AK s39U'  
!E {GcK  
|Iok(0V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PMN2VzE4{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7hF,gl5  
u->@|tEq  
E7NbPNd  
O`[iz/7m  
  class holder yEpN,A  
  { 8LQ59K_WX  
public : a j@C0  
template < typename T > T5dUJR2k$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $dZ>bXUw:  
  { 5}MlZp  
  return assignment < T > (t); N{ V5 D  
} jQxPOl$-  
} ; ,hTwNVWI9  
UC+7-y,  
VU`z|nBW@  
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: x<*IF,o  
aEEz4,x_  
  static holder _1; aFr!PQp4{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k99gjL`  
6a%:zgkOpu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -_EY$ ?4  
而不用手动写一个函数对象。 [Zt# c C+  
>^H'ZYzw  
Cb )=n6  
hViprhC  
四. 问题分析 <nw <v9Z  
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。 s la*3~ ?*  
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。 ])QO%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )+w/\~@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WpJD=C%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B3cf] S%  
R?bn,T>  
五. 问题1:一致性 ;-9zMbte :  
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?| k_K,J 6_)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e+F}9HR7  
j(Fa=pi  
struct holder zM_DE  
  { x5fgF;  
  // rb *C-NutE  
  template < typename T > J}) $  
T &   operator ()( const T & r) const @~$F;M=.*  
  { c_ qcb7<~.  
  return (T & )r; - - i&"  
} /63 W\  
} ; waXDGdl0  
cyGN3t9`.  
这样的话assignment也必须相应改动: ?#BZ `H  
JNxW6 cK  
template < typename Left, typename Right > #aitESbT  
class assignment WyBQ{H{So  
  { QIij>!c4  
Left l; <TLGfA1bC  
Right r; &\"Y/b]  
public : TV1e bH7q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6K4`;  
template < typename T2 > ?jNF6z*M6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w69>tC  
} ; fuNl4BU  
?JXBWB4  
同时,holder的operator=也需要改动: 670J{b  
:u >W&D  
template < typename T > 9Eq^B9(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m\*&2Na  
  { ~:/%/-^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  ``(}4 a  
} 1-6gB@cvQ  
;f".'9 l^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }.fL$,7a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E/wQ+rv  
'^Pq(b~  
return l(rhs) = r; %PQldPL8  
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。 u;+%Qh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?G4iOiyt  
$:f.Krj  
template < typename Tp > tk`: CT *  
class constant_t K,x$c %  
  { tr}KPdE  
  const Tp t; K[Y c<Q  
public : QO5OnYh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; @ 7  
template < typename T > ELN|;^-/|Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^H5w41  
  { V.K70)]  
  return t; ?-pxte8  
} P<>[e9|  
} ; %'{V%IXQ  
!: m`9o8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :0M' =~[  
下面就可以修改holder的operator=了 "2ZIoa!^  
u{g]gA8s  
template < typename T > Q<RT12|`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8s QQK.N(  
  { **T:eI+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /Qr A8  
} 'fS?xDs-v  
Rz`@N`U  
同时也要修改assignment的operator() v\fzO#vj  
J*}VV9H  
template < typename T2 > /lf\ E=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "%:7j!#X|I  
现在代码看起来就很一致了。 g/OI|1a  
NlA*\vco  
六. 问题2:链式操作 e ZynF<i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :6 Uk)   
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。 ! (B_EM  
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。 536^PcJlN  
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。 S8*^ss>?^R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xM%H~(  
hX0RET  
template < typename T > nURvy}<r  
struct result_1 y!S^xS  
  { qzz[y#q(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #t=[w  
} ;  &|/vM.  
"(0oP9lZ  
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: ])N|[|$  
sk#9x`Rw  
template < typename T > PASuf.U$"  
struct   ref I_:t}3s  
  { n)tU9@4Np  
typedef T & reference; B:e.gtM5  
} ; vAi"$e  
template < typename T > NV:>a  
struct   ref < T &> Mx^y>\X)v  
  { kX igX-  
typedef T & reference; b+W)2rFO  
} ; XlRw Z/Wc  
W7%p^;ZQ$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zs4>/9O  
P`}$-#DF  
template < typename T > Pg7>ce  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e%pu.q\gK  
  { %'$f ?y  
  return l(t) = r(t); \^yXc*C  
} D=2~37CzQ1  
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。 et@">D%;]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '^hsH1  
:]EP@.(  
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 =\M)6"}y}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }bZ 8-v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {":c@I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +IvNyj|  
最后的布局是: 6@&fvf  
                Add |B 9t-  
              /   \ % =y;L:S\p  
            Divide   5 YFG-U-t3  
            /   \ T]^?l  
          _1     3 $6W3EOl  
似乎一切都解决了?不。  dFzYOG1  
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。 t5%TS:u  
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。 9`&?hi49nK  
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: S3ErH,XB.  
aXC!t  
template < typename Right > B@d1xjp)']  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SK?I.  
Right & rt) const VXiui'/(  
  { WmNA5;<Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PVhik@Yoh  
} @]*[c})/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `4_c0 q)N4  
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。 B\f"Iirw  
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。 cxgE\4_u"  
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。 1^S'sWwe  
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。 l@xWQj9  
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? =`JW1dM  
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: cbfD B^_  
;;M"hI3@  
template < class Action > ]7*kWc2  
class picker : public Action ;3mL^  
  { Is ot4HLM  
public : Ha?G=X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lHcA j{6  
  // all the operator overloaded C(}^fJ6r  
} ; JT}.F!q6E  
xg?auje  
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。 }*h47t}  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V- /YNRV  
*u}'}jC1X  
template < typename Right > 3\1#eK'TK.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h 5Hr[E1  
  { Sg_O?.r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9YAM#LBTWi  
} *-6?  
iM"asEU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D'<$ g  
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。 0JK2%%  
+N7"EROc  
template < typename T >   struct picker_maker w\Iqzpikr  
  { vf[&7n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \Y+")  
} ; w=|py>%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wE?CvL  
  { 7N| AA^I  
typedef picker < T > result; B@"J]S  
} ; )J&|\m(e  
"w9`cz9a~J  
下面总的结构就有了: l~NEGb  
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。 mf$Sa58  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9j0o&Xn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EsTB(9c?  
至此链式操作完美实现。 mzz$`M 1  
f9a$$nb3`  
>otJF3zw   
七. 问题3 ?.Q3 pUT  
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。 )(lJT&e  
<1K7@Tu  
template < typename T1, typename T2 > 3-iD.IAUm@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IytDvz*|  
  { fgmSgG"b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zSKKr?{  
} GB =bG%Tb  
bJwc1AJgH  
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: `0rRKlbj4  
(n,N8k;  
template < typename T1, typename T2 > AX;c}0g  
struct result_2 '$?du~L-  
  { 'AWp6L@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F5U|9<  
} ; sBU_Ft  
N}DL(-SQ3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ' Rc#^U*n  
这个差事就留给了holder自己。 Z%OW5]q  
    rI>LjHP  
y6FKg)  
template < int Order > )b9_C O}  
class holder; r8,om^N6  
template <> 4gb'7'  
class holder < 1 > Y& 5.9 s@'  
  { YQ7@D]#  
public : Fm5Q&'`l  
template < typename T > +(&|uq^  
  struct result_1 +?Ez} BP  
  { m8+:=0|$  
  typedef T & result; 8SZK:VE@  
} ; [S0mY["  
template < typename T1, typename T2 > !D;c,{Oz  
  struct result_2 ?A&%Cwj  
  { G|*G9nQ  
  typedef T1 & result; XXm'6xD-  
} ; 5z Kqb  
template < typename T > ' %&z.{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @vt$MiOi  
  { VE$t%QT  
  return (T & )r; 6@YH#{~Zpv  
} zSXA=   
template < typename T1, typename T2 > Ha)np  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =k_UjwgN^  
  { r^5jh1  
  return (T1 & )r1;  n}OU Y  
} |vz9Hs$@l  
} ; 96}eR,  
1qZG`Vz  
template <> >pdnCv_c  
class holder < 2 > S/7l/DFb  
  { pV=@sz,G  
public : 0>FE%  
template < typename T > Y{+3}drJE  
  struct result_1 \0&SI1Yp  
  { vBoO'l9'M  
  typedef T & result; 9yL6W'B!  
} ; `ET& VV  
template < typename T1, typename T2 > oM-[B h]A  
  struct result_2 Sc_5FX\Yx  
  { `HyF_m>\  
  typedef T2 & result; J^:n* C  
} ; M4:s;@qZ.  
template < typename T > l!@ 1u^v2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aq$q ~,E  
  { ,Xtj;@~-  
  return (T & )r; KUKI qAA  
} bo>E"<  
template < typename T1, typename T2 > 8R?I`M_b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8UM0vNk  
  { n NQ-"t  
  return (T2 & )r2; ShGp^xVj  
} g "*;nHI D  
} ; H=<LutnZ  
z_n \5.  
D/:3R ZF  
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> >。 no&-YktP}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YtYy zX5u7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P=gJAE5  
_ZyT3P&  
return l(i, j) = r(i, j); u"Y]P*[k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Nfaf;;J}  
[K:29N9~4  
  return ( int & )i;  =:~(m  
  return ( int & )j; N|Habua<Xw  
最后执行i = j; ArXl=s';s4  
可见,参数被正确的选择了。 ti2  
V.VJcx  
!*vBW/  
vD26;S.y[a  
X"<|Z]w  
八. 中期总结 {[^#h|U  
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: ,g|2NjUAc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0*yJ %  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [h-norB((  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kEP<[K  
niWx^gKb$  
#pA[k -  
#>[wD#XJV  
A3q*$.[  
ch })ivFP[  
九. 简化 (STx$cya  
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。 fp;a5||5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bE I!Ja  
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 MZ[d\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mH\@QdF  
  +-*/&|^等 BS2?!;,8  
2. 返回引用。 tX?J@+  
  =,各种复合赋值等 |GuEGmR  
3. 返回固定类型。 ti9}*8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,8##OB(  
4. 原样返回。 QO,+ps<  
  operator, [:B*6FXMN~  
5. 返回解引用的类型。 88o:NJ}_  
  operator*(单目) c<jB6|.=2  
6. 返回地址。 /gw Cwyo  
  operator&(单目) i@,]Z~]  
7. 下表访问返回类型。 T4GW1NP  
  operator[] N`1r;%5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lRND  
  operator<<和operator>> r/PKrw sC  
!G+u j(  
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。 :-Wv>V\t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8&.-]{Z  
JXm?2 /  
template < typename Left > XeU<^ [  
struct value_return 8R4qU!M  
  { Sk=N [hwU  
template < typename T > it,w^VU_]  
  struct result_1 k?j Fh6%  
  { ipZHSA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9,WG!4:+W  
} ; .$wLLE^*  
hk;bk?:m  
template < typename T1, typename T2 > *h:kmT  
  struct result_2 zYr z08PJ  
  { UH20n{_:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ub)M*Cq0(o  
} ;  yekRwo|  
} ; ]>8)|]O6n  
dtTlIhh1V  
~6d5zI4\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait plXG[1;&G  
jONjt(&N  
下面我们来剥离functor中的operator() c[5@ \j\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'vlrc[|/  
q[c Etp28h  
return l(t) op r(t) N^J*!]|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r/Dd& x  
return op l(t) %6i=lyH-  
return op l(t1, t2) !nzGH*td  
return l(t) op K7RKF$Z\  
return l(t1, t2) op oAz<G  
return l(t)[r(t)] x'i0KF   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bl.EIyG>  
wPH+n-&e  
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: <25ccE9^c  
单目: return f(l(t), r(t)); 3;Hd2 ;G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g1V)$s 7  
双目: return f(l(t)); s0!kwrBsp  
return f(l(t1, t2)); voh^|(:(TH  
下面就是f的实现,以operator/为例 $1e pf  
6~@5X}^<0  
struct meta_divide or.\)(m#(  
  { 5"gL.Ez  
template < typename T1, typename T2 > rzT{-DZB[4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kM`7EPk  
  { CQ18%w6  
  return t1 / t2; Ja [#[BJ?  
} X6kaL3L}  
} ; |Puj7Ru  
0jTMZ<&zZ  
这个工作可以让宏来做: j_c+.iET  
`M]BhW)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PL@7 KD Q  
template < typename T1, typename T2 > \ UABbcNW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #(dhBEXPW;  
以后可以直接用 Tf[dZ(+\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }`]]b+_b>@  
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 #90c$ dc  
(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。。。) f?-J#x)  
VIg\]%qse  
E9R]sXf8  
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 L*^ V5^-  
iT$d;5_pU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8&?p  
class unary_op : public Rettype BS.=  
  { C P&o%Uc*  
    Left l; K?YEoz'y[  
public : {aIZFe}B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dEET}s\  
R@$+t:}  
template < typename T > FfSI n3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r=\P!`{5  
      { }.t^D|  
      return FuncType::execute(l(t)); ^O \q3HA_4  
    } :D4];d>1  
5M.Red.L  
    template < typename T1, typename T2 > DaDUK?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O! (85rp/  
      { JZw^ W{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DaCblX  
    } [yF^IlSs  
} ; g]4y AV<2  
M:(&n@e  
)f[C[Rd  
同样还可以申明一个binary_op %mL5+d-oP  
XHNkQe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ==`Pb  
class binary_op : public Rettype Wl TpX`  
  { WG\Q5k4Ba  
    Left l; OPLl*bnf  
Right r; 9 tAE#A  
public : B!iFmkCy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FE}s#n_Pd  
kwc*is  
template < typename T > 23k)X"5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]_\AHnJ  
      { q|Fjm]AF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L6x B`E9  
    } AoU_;B\b%  
q#m!/wod  
    template < typename T1, typename T2 > :mn(0 R~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pJocI_v9  
      { ->3uOF!q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T+(M8 qb  
    } +K&?)?/=  
} ; *?p ^6vO  
[9J:bD  
r;'i<t{P  
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 6"%@ L{UQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Wt"ww~h`(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z6 a,0&;-L  
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。 bl`D+/V   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iel-<(~   
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。。。 _hWuAJ9Qy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yIWc\wv  
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) 7|{ B#  
下面是修改过的unary_op '9"%@AFxZ  
{=qEBbM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [bsXF#  
class unary_op wePI*."]  
  { `ReGnT[  
Left l; 9p4%8WhJ  
  },v&rkwR  
public : F$[)Bd/"  
v` $%G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W oWBs)E  
FN>L7 *,0  
template < typename T > df^0{gNHx  
  struct result_1 m[W/j/$A+x  
  { {hM"TO7\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;*nh=w  
} ; "% SX@  
9QC< E|  
template < typename T1, typename T2 > D(!;V KH  
  struct result_2 1*L^^% w  
  { 3`x sK[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jmSt?M0.xV  
} ; z+ uL "PG[  
}'PG!+=I  
template < typename T1, typename T2 > ]W+)ee|D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5`{=`  
  { r1+c/;TpZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9uKOR7.zbo  
} D/e&7^iK  
`|&\e_"DE  
template < typename T > s:3aRQ%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~m!#FTc*  
  { :MK:TJV  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1E8$% 6VV  
} uL bp.N8  
(VfwLo>#  
} ; &<`-:x12_  
u2 Y N[|V  
re]%f"v:5  
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 Ndo}Tk!  
好啦,现在才真正完美了。 pa> p%  
现在在picker里面就可以这么添加了: axOi 5  
$y8mK|3.3u  
template < typename Right > .#"1bRWpZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w<Zdq}{jO  
  { cD5w| rm?i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ES^NBI j5P  
} E N)YoVk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 KuIkul9^%  
93 [rL+l.Y  
y2U/$%B)G  
: 2_ 0L  
=n)JJS94  
十. bind ,|6Y\L  
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。 S>.q 5  
先来分析一下一段例子 UVz=QEuYb  
P`7ojXy  
uijq@yo8-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /g13X,.H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n'q aR<bY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BHEs+ e0  
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。 (qJIu  
我们来写个简单的。 ;& RUE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pi|\0lH6W  
对于函数对象类的版本: t#a.}Jl  
p 7 , f6kG  
template < typename Func > 3gC\{y!8  
struct functor_trait C\y[&egww  
  { 2=jd;2~  
typedef typename Func::result_type result_type; kZJt ~}  
} ; eH ;Wfs2f  
对于无参数函数的版本: f#*h^91x  
f;e_04K  
template < typename Ret > 2j2mW>Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ga]47pQ"F  
  { d#E(~t(^  
typedef Ret result_type; -K:yU4V  
} ; H~~7~1"x  
对于单参数函数的版本: >/(i3)  
 AqKHjCI  
template < typename Ret, typename V1 > -b@v0%Q2M*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E7V38Z  
  { MomLda V9Q  
typedef Ret result_type; _TtX`b_Z  
} ; mfj4`3:NV  
对于双参数函数的版本: \El|U#$u'  
YI L'YNH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N<p5p0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $5ZR [\$  
  { eL<m.06cfY  
typedef Ret result_type; <l* agH-.3  
} ; rdXCWK$E  
等等。。。 s;vWR^Ll  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 98X!uh'  
?lu_}t]  
template < typename Func > d-9uv|SJ  
struct func_return kEp.0wL'  
  { X(4s;i  
template < typename T > <E D8"~_  
  struct result_1 O]c=Yyl  
  { co \[{}}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Tlf4y:/w  
} ; *>E I2HX  
8dV.nO  
template < typename T1, typename T2 > JQ~y- lt  
  struct result_2 ;M%oQ> ].[  
  { u)<Ysx8G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Sh^LYqn  
} ; h`z2!F4  
} ; @WhZx*1  
*jYHd#UZx4  
|^YzFrc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C!oS=qK?]  
RY>)eGJ  
template < typename Func, typename aPicker > pem3G5 `g=  
class binder_1 F% F c+?  
  { <m?GJuQ'  
Func fn; *LY~l  
aPicker pk; L!CX &  
public : hB|H9+  
(%``EIc<8  
template < typename T >  !7 ei1  
  struct result_1 ( rA\_FOJ  
  { ^L>MZA ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Tr;JAzVjG  
} ; ygmv_YLjm  
k! J4Z ${k  
template < typename T1, typename T2 > eXj\DjttG}  
  struct result_2 s`$NW^']  
  { CQ@#::'F1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vGx?m@  
} ; <_##YSGh,  
}"F ?H:\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4yA9Ni  
?b!CV   
template < typename T > tebWj>+1c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b &\3ps  
  { oUW )H  
  return fn(pk(t)); nz,Mqol  
} ig2{lEkF  
template < typename T1, typename T2 > R`0foSq \M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8zP:*|D  
  { tc+GR?-7W  
  return fn(pk(t1, t2)); t_[M &  
} GM)\)\kNF  
} ; 3::3r}g  
DhtU]w}  
h(C#\{V  
一目了然不是么? :z izca4  
最后实现bind =]_d pEEQ  
mQwk!* U  
t9Enk!@  
template < typename Func, typename aPicker > *r)zBr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .ujs`9d_-  
  { \_*?R,$3Y,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S5:"_U  
} |i,zY{GI+2  
OqfhCNAY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bo\a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WUE)SVf  
^kCk^D-Gz  
十一. phoenix -XS+Uv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KKx&UKjV  
SR&(HH$  
for_each(v.begin(), v.end(), #~bU}[{  
( Zu2m%=J`  
do_ 9IS1.3  
[ l _kg3e4  
  cout << _1 <<   " , " u4b3bH9U  
] LY@1@O2@  
.while_( -- _1), 9TYw@o5V  
cout << var( " \n " ) &A ;3; R  
) P?Gd}mdX?m  
); `^X RrVX<  
x'E'jh%  
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: [?|l X$<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lKh2LY=j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VTy,43<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ 6+,R  
"?2  
aH5t.x79b  
template < typename Cond, typename Actor > I3}HNGvU  
class do_while *6 z'+'  
  { J[j/aDdP  
Cond cd; v7{ P].M  
Actor act; I2t-D1X  
public : p\\P50(-  
template < typename T > r+{!@`dYi  
  struct result_1 E"9/YWv  
  { B#qL$M,|  
  typedef int result_type; [M7iJcwt  
} ;  |0C|$2  
Z`-)1!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^F0k2pB  
2- Npw%;  
template < typename T > j:rs+1bc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "W?l R4  
  { x*,q Rew  
  do Hm+6QgCs  
    { ZXssvjWQV}  
  act(t); 4*N@=v  
  } [3{:H"t  
  while (cd(t)); M(.uu`B  
  return   0 ; CI~hmL0  
} mFgb_Cd  
} ; ),D`ZRXS  
gZ `#tlA~  
i GEQXIr3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :)A.E}G  
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。 VV0EgfJ  
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。 %9~kA5Qj  
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。 KV^:sxU  
下面就是产生这个functor的类: ^-e3=&  
~WYE"(  
75hFyh;u  
template < typename Actor > PK.h E{R  
class do_while_actor {|Mxvp*Hg  
  { xoz*UA.  
Actor act; 8^P2GG'+-  
public : 323yAF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *'s2 K  
GDo)6du  
template < typename Cond > #whO2Mv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &dZ.+#8r  
} ; y]E)2:B[d  
UijuJ(Tle  
!~|"LA!jn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9AVK_   
最后,是那个do_ $.r}g\43P  
X_0{*!v8  
oSu|Yn  
class do_while_invoker y7;XOPm  
  { K d`l[56#  
public : +e\:C~2f28  
template < typename Actor > <M =W)2D7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _Ssv:x c,  
  { hIzPy3  
  return do_while_actor < Actor > (act); %~B)~|h  
} \0*yxSg,^  
} do_; d 40'3]/{  
T|BY00Sz`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N) V7yo?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y bn=Gy  
最后来说说怎么处理break和continue VxPTh\O*[  
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。 Y00i{/a 8  
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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