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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q}e"E cr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BL<.u  
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, )ALPMmlRs  
$j:$ `  
pDb5t>  
Kdk0#+xtP  
  class filler TSqfl/UI  
  { Htn=h~U`z  
public : J]/TxUE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 84^ '^nd  
} ; R;&C6S  
'HTr02riY  
mZ 39 s  
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: *LpEH,J  
K,e"@G  
\$Y Kw0K  
^I03PIy0l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,dn9tY3  
u-PAi5&n  
GZ0? C2\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :+{G|goZ*  
n 1MZHa,  
[G2@[Ct Y1  
cHOtMPyQ  
二. 战前分析 B*7Y5_N  
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。 qp_lMz  
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 Y $hYW  
xF: O6KL  
S9R(;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0"7%*n."2  
  /* --------------------------------------------- */ K}"xZy Tm1  
vector < int *> vp( 10 ); -SZXUN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &5puGnTZ  
/* --------------------------------------------- */ stuj,8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Jb~$Vrdy  
/* --------------------------------------------- */ jGpSECs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3qJOE6[}%  
  /* --------------------------------------------- */ |U{9Yy6p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _R&mN\ey5  
/* --------------------------------------------- */ pgbm2mT9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^hq+ L^$^  
gU\pP,a  
>B>[_8=f@  
Cbu/7z   
看了之后,我们可以思考一些问题: j6v|D>I  
1._1, _2是什么? su;u_rc,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /(IV+  
2._1 = 1是在做什么? yUV0{A-q{0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?>c*[>LpZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p3>(ZWPNV  
Xi$( U8J_  
X`#,*HkK  
三. 动工 ^X-3YhJ4U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hRAI7xk  
LXYpP- E  
3m3ljy  
O/g|E47  
template < typename T > >[t0a"  
class assignment ;W%nBdE6|  
  { 5=/&[=  
T value; *+(t2!yFmE  
public : k=;>*:D%  
assignment( const T & v) : value(v) {} l e+6;'Q  
template < typename T2 > 1 & G0;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -& Qm"-?:  
} ; k(hYNmmo j  
=5:L#` .  
 1B}q?8n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _N8Tu~lqV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3V=(P.ATm  
L8OW@)|  
t][U`1>i  
% 8c <C  
  class holder rP4v_?Zg+  
  { "FuOWI{in  
public : =BD}+(3  
template < typename T > 8yW8F26  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y~I$goT  
  { }YV,uJH[  
  return assignment < T > (t); 5x$/.U  
} Skb,cKU  
} ; k+-IuO  
B$A`thQp  
'iQ  
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: /zt9;^e  
m7<HK,d  
  static holder _1; }"} z7Xb0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q?"o.T';  
@8keLrp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E lf '1  
而不用手动写一个函数对象。 q%H`/~AYM  
Wp2W:JX:  
\VY!= 9EV  
"n<rP 3y  
四. 问题分析 ZtzSG@f  
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。 \R"}=7  
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。 ^3>Qf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,E7+Z' ;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y!3Mm*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GUX! kj  
*[ ' n8Z  
五. 问题1:一致性 iJ8 5okv'  
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?| .`I;qF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oAnNdo  
gK&MdF*  
struct holder aJ!(c}N~97  
  { $x5,Oen  
  // q!OB?03n  
  template < typename T > jG E=7  
T &   operator ()( const T & r) const y$Y*%D^w  
  { 7gx 7NDt  
  return (T & )r; 7<Yf  
} } vzNh_  
} ; Hf#VW^  
 W>HGB  
这样的话assignment也必须相应改动: B(zcoWQ*B  
bzC| aUGM  
template < typename Left, typename Right > 89kxRH\IhG  
class assignment er%D`VHe  
  { 5.TeH@(  
Left l; RP9jZRDbZ  
Right r; oR1HJ2>Z1  
public : Z+%w|Sx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e{}oQK  
template < typename T2 > ,SQ`, C _5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zQ=c6xvm8  
} ; y+"6Y14  
2x<A7l)6  
同时,holder的operator=也需要改动: ?B5934X  
>Hd0l L  
template < typename T > h't! 1u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y;uQq-CP  
  { ~B2,edkM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ig{ 3>vB  
} Fs}vI~}  
N,?4,+Hc-  
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。 !!we4tWq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u;/5@ADW  
D00v"yp%%  
return l(rhs) = r; .G~Y`0  
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。 G oHdhne3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m,X8Cy|vQ  
QO;OeMQv%  
template < typename Tp > oWP3Y.  
class constant_t Q&k1' nT5  
  { .I#ss66h  
  const Tp t; *]#(?W.$w  
public : +WTO_J7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QrSF1y'd  
template < typename T > >bUxb-8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p G-9H3[f#  
  { j-%@A`j;  
  return t; ]K!NLvz  
} Y A:!ULzR*  
} ; ar[I| Q_  
7mT iO?/y<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NQu .%=  
下面就可以修改holder的operator=了 bSvr8FY3d  
0vjlSHS;`.  
template < typename T > R[vA%G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uozK'L  
  { g=)OcTd#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RqU^Q*/sF  
} U'oFW@Y;h  
P ?A:0a  
同时也要修改assignment的operator() s.IYPH|pn  
@lhjO>@#I  
template < typename T2 > VNT*@^O_=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7) zF8V  
现在代码看起来就很一致了。 9=5xt;mEs}  
 &peUC n  
六. 问题2:链式操作 O =gv2e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3k_bhK zI  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \ 3XG8J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 EFdo-.Ax  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 jxdX7aik  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I ]HP  
8:gUo8  
template < typename T > < .knM  
struct result_1 E(p#Je|@[  
  { yR$ld.[uf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VBq|j"o0"  
} ;  0U&@;/?  
e$l*s/"0t  
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: MG-#p8  
VXP@)\!  
template < typename T > mzm{p(.  
struct   ref vT{+Z\LL=  
  { e.Gjp {  
typedef T & reference; FByA4VxB  
} ; ?8-ho0f0  
template < typename T > X0 ^~`g  
struct   ref < T &> B6-1q& E/  
  { }Hy4^2B  
typedef T & reference; t b>At*tO  
} ; vJ9IDc|[  
h1Nd1h@-   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;)23@6{R%  
M{4U%lk  
template < typename T > vX}#wDNP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A/sM ?!p>_  
  { :-tMH02c  
  return l(t) = r(t); #5yz~&  
} S~hoAl"xb/  
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。 :x3"Cj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G Q\;f  
C+%6N@  
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 }!QVcu"+t/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ksy]t |  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BFswqp:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e]*@|e4b  
最后的布局是: ~v6]6+   
                Add trz &]v=:  
              /   \ o@[oI\Vr!  
            Divide   5 iI Dun Ih  
            /   \ S+bpWA  
          _1     3 8}K4M(  
似乎一切都解决了?不。 Sf'uKSX1%  
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。 Sb.%B^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。 vLIaTr gz  
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: x5R|,bY  
6PT"9vR`)  
template < typename Right > +?v2MsF']  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zg$RiQ^-{J  
Right & rt) const qF Xx/FZ  
  { W!V-m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w>wzV=R  
} H>F j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #z =$*\u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tE<'*o'  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6t4Khiwx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @_0tq{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @a (-U.CZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =Q#d0Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /vs79^&  
elz0t<V  
template < class Action > e2kW,JV/<$  
class picker : public Action et=i@PB)  
  { INY?@in  
public : IZBY*kr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O!P7Wu  
  // all the operator overloaded XD Q<28^  
} ; M9~6ry-_  
V1yP{XT=  
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。 %D3Asw/5a  
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: $r)NL  
1E=E ?$9sg  
template < typename Right > ART0o7B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zEt!Pug  
  { 9.BgsV .  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z9E*1B+  
} 5?m4B:W  
4 %V9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [\rzXE  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xlH3t&i7  
J-qUJX~4c  
template < typename T >   struct picker_maker Tj+U:#!!~  
  { f)mOeD*u|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _9'hmej  
} ; [5]n,toAh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |g'ceG-  
  { u4$R ZTC  
typedef picker < T > result; M 5$JBnN  
} ; wVs"+4l<  
 ozKS<<  
下面总的结构就有了: F` &W5[  
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。 N`~f77G  
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。 p`EgMzVO,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E u<f  
至此链式操作完美实现。 n6G&c4g<"  
Cbp zYv32  
iNc!z A4  
七. 问题3 =~5N/!  
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。 ;y-:)7J  
bGkLa/?S  
template < typename T1, typename T2 > AD+OQLG]`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U8-OQ:2.  
  { \(--$9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?#Y:2LqPC  
} qHT73_R  
;WAa4r>  
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: B&_Z&H=  
'Lw8l `7  
template < typename T1, typename T2 > I@\D tQZ  
struct result_2 9tb-;|  
  { }Q@~_3,UJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^;F5ymb3U  
} ; :LlZ#V2  
1z0|uc  
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? *}T|T%L4)  
这个差事就留给了holder自己。 UWhJkJsX  
    G:y+yE4  
,fqM>Q  
template < int Order > J Vxja<43  
class holder; z 2jC48~  
template <> D _ 1O4/  
class holder < 1 > bub6{MQW8e  
  { y?P`vHf  
public : 8!HB$vdw7  
template < typename T > qj `C6_?  
  struct result_1 s~bi#U;dF  
  { X;2LK!x;y  
  typedef T & result; 7=5eLc^  
} ; J#ClQ%  
template < typename T1, typename T2 > aC%Q.+-t  
  struct result_2 t72rCq QC  
  { t`{T:Tjc  
  typedef T1 & result; 2Q\\l @b\  
} ; ?L0k|7  
template < typename T > M] +.xo+A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ez.a  
  { uubIL +  
  return (T & )r; )B)f`(SA"<  
} Lq1?Y  
template < typename T1, typename T2 > p Pag@L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;ISe@ yR;  
  { (vX< B h  
  return (T1 & )r1; ^6R(K'E}  
} )J0h\ky  
} ; &6 <a<S  
\v5;t9uBZ  
template <> &"I csxG  
class holder < 2 > +4 Pes  
  { )p1~Jx(\  
public : Kop(+]Q&n  
template < typename T > yjMN>L'  
  struct result_1 \Z[1m[{  
  { -50DGA,K6  
  typedef T & result; QNj]wm=mp  
} ; UVo`jb|> o  
template < typename T1, typename T2 > j / 5  
  struct result_2 U'fP  
  { cb}"giXQTB  
  typedef T2 & result; qX\*l m/l  
} ; p5G'})x  
template < typename T > 2}hJe+#v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0HzqU31%l@  
  { ;qshd'?*  
  return (T & )r; i}-uK,^  
} 17LhgZs&  
template < typename T1, typename T2 > Npp YUY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VmS_(bM  
  { nBh+UT}  
  return (T2 & )r2; Ez3fL&*  
} ,2@o`R.27  
} ; M<vPE4TIr*  
%~u]|q<{  
`2lS@  
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> >。 +jm,nM9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lA^1}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M5dYcCDE  
J<$@X JLS  
return l(i, j) = r(i, j); V;M_Y$`Lh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~iL^KeAp   
=rjU=3!&(  
  return ( int & )i; VD;*UkapZx  
  return ( int & )j; g`Z=Y7jLH  
最后执行i = j; +7_qg i7:  
可见,参数被正确的选择了。 t R^f]+Up  
Qb536RpcTY  
'7iz5wC#  
d$t"Vp  
Q:}]-lJg  
八. 中期总结 MpV<E0CmE  
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: e4z`:%vy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q6h+.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $y(;"hy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Obs#2>h  
 vy<W4  
+|A`~\@N  
9vI~vl l  
$7x2TiAL  
?CpVA  
九. 简化 \J'}CX*aQ  
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。 &g`&#IRz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7^L  
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: f ,F X# _4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o) )` "^  
  +-*/&|^等 c6h?b[]  
2. 返回引用。 inut'@=G/  
  =,各种复合赋值等 !T 6R[  
3. 返回固定类型。 Oa|c ?|+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |RX#5Q>z  
4. 原样返回。 eqx }]#  
  operator, [doEArwn  
5. 返回解引用的类型。 s68(jYC7[  
  operator*(单目) dlu*s(O"  
6. 返回地址。 ?qh-#,O9B  
  operator&(单目) D,#UJPyg  
7. 下表访问返回类型。 H$![]Ujq  
  operator[] ,i>`Urd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AwM`[`ReE  
  operator<<和operator>> `7 "="T~ *  
5pQpzn =  
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。 ' zyw-1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gx&es\  
VotC YJ  
template < typename Left > DiFLat]X  
struct value_return 9+ 'i(q z  
  { GppCrQ%Ra|  
template < typename T > =L W!$p  
  struct result_1  N' hT  
  { lY%I("2=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N>mW64_H)  
} ; \}Q=q$)  
#2tmi1 ya  
template < typename T1, typename T2 > _w^,j"  
  struct result_2 \ .xS  
  { v~$ V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (W1 $+X  
} ; !~#zd]0x;  
} ; pH '_k k  
^<I(  
>pq~ &)^u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VfU"%0x  
(r|m&/  
下面我们来剥离functor中的operator() 05d0p|},  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QiK>]xJ'  
<PLAAh8  
return l(t) op r(t) {>>X3I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -Vn#Ab_C  
return op l(t) g5V\R*{  
return op l(t1, t2) J%"BCbxW~B  
return l(t) op 0|&@)`  
return l(t1, t2) op @MSmg3 &  
return l(t)[r(t)] lQ 8hY$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g'.OzD  
;1k& }v&  
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: E&U_1D9=L<  
单目: return f(l(t), r(t));  .NOAp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HTQZIm  
双目: return f(l(t)); ,i:?c  
return f(l(t1, t2)); !XPjRdq  
下面就是f的实现,以operator/为例 W[2]$TwT  
Xa[k=qFo  
struct meta_divide +x]/W|5  
  { [.#nM  
template < typename T1, typename T2 > [ZWAXl $  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'D\X$^J^  
  { I&-r^6Yx  
  return t1 / t2; dq 93P%X24  
} ]?^V xB7L  
} ; adLL7  
^exU]5nvz  
这个工作可以让宏来做: us.#|~i<h  
C4+DZ<pE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gN/<g8  
template < typename T1, typename T2 > \ ]]j^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yE}\4_0I/  
以后可以直接用 &8$v~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *5)UIRd  
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 f-%M~:  
(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。。。) QjTSbHtH  
/U;j-m&   
]az(w&vqg2  
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 { 4J.  
U1 _"D+XB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VbX P7bZ  
class unary_op : public Rettype A`7(i'i5]  
  { hRf l\Q[  
    Left l; u/=hueR<^  
public : :nx+(xgw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L FWp}#%  
lV\iYX2#  
template < typename T > P:{Aq n~zR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WvfP9(-  
      { (*S<2HN5  
      return FuncType::execute(l(t)); ng}C$d . I  
    } K_YrdA)6  
9$)&b\D  
    template < typename T1, typename T2 > JL M Xkcc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =gVMt  
      { }UPC~kC+Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t^01@ejM+  
    } 3](hMk,}  
} ; /.]u%;%r[  
g5y+F]'I  
Z^kE]Ir#EV  
同样还可以申明一个binary_op A8-[EBkK  
8~Kq "wrbu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SkjG}  
class binary_op : public Rettype n0KpKH<&  
  { AjK5x@\  
    Left l; Ohm{m^VD"  
Right r; | 6{JINW  
public : Spn[:u@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 24J c`%7,=  
p%DU1+SA  
template < typename T > sxT&T=7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D;en!.[Z  
      { m.D8@[y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aE~T!h  
    } 4R'CL N |t  
Ul8HWk[6Iw  
    template < typename T1, typename T2 > 1KZigeHXI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?UsCSJ1V  
      { z~t0l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S~/2Bw!2  
    } :E9pdx+  
} ; /EjXyrn2  
coXg]bUKo  
_=HaE&  
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 #D9.A7fCc5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O#D{:H_dD>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aM~IRLmK  
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。  }u8(7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h$8h@2%  
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。。。 'KH+e#?Ar  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C3'xU`=7  
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) 8&JB_%Gb  
下面是修改过的unary_op 8UU L=  
vn}m-U XA*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a3 }V/MY  
class unary_op @&?(XY 'M%  
  { "qgwuWbM  
Left l; jL-2 }XrA  
  |R.yuSL)(  
public : lie,A  
,zgz7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t+v %%N_  
NgTB4I 8P  
template < typename T > 4aArxJ  
  struct result_1 {py%-W  
  { T\9[PX<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kt6)F&;$  
} ; r R6}  
#LR4%}mg  
template < typename T1, typename T2 > q8P&rMwy  
  struct result_2 J8)l,J"  
  { P2vG)u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X):7#x@uy  
} ; 'I>USl3hI  
PA'&]piPl:  
template < typename T1, typename T2 > |$\K/]q -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mp/l*"(  
  { X,G<D}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %*Ex2we&  
} y'm!h?8  
,ayEZ#4.m  
template < typename T > !=eNr<:V.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r#OPW7mhE  
  { .e7tq\k  
  return OpClass::execute(lt(t)); l qfTF  
} U)G.Bst  
e*Wk;D&  
} ; X\`']\l  
+ydd"`  
(tYZq86`  
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 1 tOslP@  
好啦,现在才真正完美了。 :(]fC~G~  
现在在picker里面就可以这么添加了: Srx:rUCv  
x|m9?[ !_  
template < typename Right > yx Om=V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8xENzTR  
  { ^2- <XD)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Oa/zE H  
} P<IDb%W  
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。 A'#d:lOA  
-gvfz&Lz  
YVc cO~!8  
u9~5U9]O%6  
A1/@KC"&{G  
十. bind :&wb+tV  
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。 S46aUkW.  
先来分析一下一段例子 O[VY|.MEk  
O &<p 8  
]L~NYe9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2]vTedSOl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %)7t2D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HaVhdv3L  
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。 ]JkEf?;.  
我们来写个简单的。 u{DEOhtI4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jh/,G5RM9  
对于函数对象类的版本: BP9#}{kE  
%rb$tKk  
template < typename Func > 9nN1f@Y  
struct functor_trait 36{GZDGQ  
  { v82wnP-~7  
typedef typename Func::result_type result_type; =sk[I0W  
} ; ~1+6gG  
对于无参数函数的版本: zx%WV@O9  
r>(,)rs(l  
template < typename Ret > -Fd&rq:GB(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0{b} 1D  
  { T [$-])iK  
typedef Ret result_type; :e7\z  
} ; o,WjM[e  
对于单参数函数的版本: 9 " q-Bb  
XSC=qg$  
template < typename Ret, typename V1 > Z$/76  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'TS_Am?o  
  { iv>MIdIm  
typedef Ret result_type; b;b,t0wS  
} ; >g<Y H'U{  
对于双参数函数的版本: *:yG)J 3F  
k^Qf |  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o{y}c->  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wa|V~PL+T  
  { d9$RmCHe}  
typedef Ret result_type; G{!er:Vwdh  
} ; T`!R ki%~  
等等。。。 Ef#LRcG-Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d[_26.  
sA,bR|  
template < typename Func > bvtpqI QZ  
struct func_return _H]^7`;  
  { KzVi:Hm  
template < typename T > ^;_~ mq.  
  struct result_1 ~snj92K  
  { L"&T3i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z8 v8@Y  
} ; n.+'9Fj  
l?*DGW(t{  
template < typename T1, typename T2 > n- 2X?<_Z  
  struct result_2 V^,gpTyv*  
  { lndz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w5 .^meU  
} ; e\C-a4[C8P  
} ; ~W21%T+  
'V7LL1K^>  
Z oXz@/T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \!\:p/f  
Y]([K.I=  
template < typename Func, typename aPicker > (%fQhQ  
class binder_1 A5Hx $.Z  
  { -{0Pq.v  
Func fn; i]c{(gd`  
aPicker pk; X)!XR/?  
public : *W8n8qG%T  
ZhY{,sy?QO  
template < typename T > 0i\>(o  
  struct result_1 7 {92_xRL  
  { Z)|~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aLg,-@  
} ; Yd3lL:M  
iTinZ!Ut  
template < typename T1, typename T2 > fJ/INL   
  struct result_2 ^(TCUY~f&  
  { J920A^)j!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0HWSdf|w  
} ; a Y)vi$;]  
%d+Fq=<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c \??kQH  
=wX;OK|U(^  
template < typename T > >3/ mV<g f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X.#*+k3s0  
  { zCJ"O9G<V  
  return fn(pk(t)); &Z~_BT  
} d[?RL&hJO  
template < typename T1, typename T2 > >c0leT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d9JAt-6z2  
  { RP2$(%  
  return fn(pk(t1, t2)); O.FTToh<  
} 8d*S9p,/  
} ; r#WqXh_uk  
l0G{{R 0Y  
qK$O /g,  
一目了然不是么? #v(As) 4^  
最后实现bind DTC IVLV  
{qHQ_ _Bl  
YQD `4ND  
template < typename Func, typename aPicker > X}'rPz\Lu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C5(XZscq  
  { # fF5O2E'3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?xwi2<zz  
} y" H5>  
GOxP{d?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OD}Uc+;K  
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。 f=91 Z_M  
,$!fyi[;C  
十一. phoenix =A5i84y.2u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #^RIp>NN9  
(A2ga):Pk  
for_each(v.begin(), v.end(), jk`U7 G*  
( IsT}T}p,t  
do_ Uhvy 2}w  
[ YN)qMI_ `A  
  cout << _1 <<   " , " >0SG]er@  
] z>+CMH5L)  
.while_( -- _1), F lVG,Z  
cout << var( " \n " ) M5*Ln-qt(a  
) lFuW8G,-f@  
); k @fxs]Y_L  
i+S%e,U*  
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: ?6*\  M  
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 `%|3c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <,O| fY%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yUcU-pQ  
4%}iKoT   
G-D}J2r=F  
template < typename Cond, typename Actor > .&5 3sJ0{  
class do_while Y|mtQ E?c  
  { %l%ad-V  
Cond cd; ,^CG\);  
Actor act; ?ZTA3mV?+  
public : Z wKX$(n  
template < typename T > nd\$Y  
  struct result_1 &iD&C>;pf  
  { 6a9:P@tY  
  typedef int result_type; }cUO+)!Y  
} ; qCVb-f  
w:I!{iX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _$A?  
<b~~X`Z  
template < typename T > VSO(DCr"L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,V!Wo4M  
  { F+5 5p8  
  do , MqoX-+  
    { rLeQB p'  
  act(t); ;|\j][A  
  } nIOSP :'>  
  while (cd(t)); ~W"@[*6w  
  return   0 ; `<@ "WSn  
} L5:1dF  
} ; nCV7(ldmH  
B{` K?e0  
fM& fqI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ) F -8  
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。 @G>e Cj  
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。 1uyd+*/(xP  
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。 m1K4_a)^[  
下面就是产生这个functor的类: Z6So5r%wZ  
E>|fbaN-%  
giIPK&  
template < typename Actor > o*~=NoR  
class do_while_actor O<AGAD  
  { <v\$r2C*  
Actor act; Jz0AYiCq  
public : _/ 5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vEE\{1  
Vv`94aQTD  
template < typename Cond > S]}}r)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O#!|2qN  
} ; D\-DsT.H  
.f[z_% ar  
Gf!c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I~HA ad,k  
最后,是那个do_ Yp3y%n  
Te3 ?z  
y(a>Y! dgU  
class do_while_invoker '19?  
  { Tqs|2at<t  
public : re4z>O*  
template < typename Actor > @tRDKPh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =pj3G?F#  
  { zII^Ny8D  
  return do_while_actor < Actor > (act); rNm_w>bq  
} L6jwJwD  
} do_; ))X"bFP!3  
Q 4L7{^[X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "fN 6_*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oBnes*  
最后来说说怎么处理break和continue x*X{*?5@  
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。 8X? EB6=c  
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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