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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l 4zl|6%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  i,{'}B  
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, hpxqL%r  
}E\ b_.  
iG\ ]  
dA`.  
  class filler D]H@Sx  
  { :Kl~hzVSOa  
public : JP2zom  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |6%B2I&c  
} ; 'Y ZYRFWXM  
FY^[?lj  
dU7+rc2,CU  
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: (QPfrR=J4  
BrdHTk= Vy  
Ye'=F  
x*G-?Xza)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CLb~6LD  
+izB(E8&{J  
x-Kq=LFy.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [Ch)6p  
[7Yfv Xp  
;^9Ao>(?y  
p97}HT}  
二. 战前分析 t8Sblgq  
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。 {Lex((  
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 om`x"x&6  
Ag3[Nu1  
,X[l C\1a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z'P>sV  
  /* --------------------------------------------- */ |mSFa8G@  
vector < int *> vp( 10 ); /kl41gx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gD"]uj<  
/* --------------------------------------------- */ ? 1OZEzA!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /B $9B  
/* --------------------------------------------- */ `aj;FrF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2VrO8q(  
  /* --------------------------------------------- */ J33enQd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3;wAm/Z:Q  
/* --------------------------------------------- */ }r}$8M+1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }tvLe3O  
l\PDou@5  
8n.sg({g  
MeXzWLH  
看了之后,我们可以思考一些问题: bbDl?m&bq  
1._1, _2是什么? GOT@  
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。 (v11;kdJB  
2._1 = 1是在做什么? OJ (ho&((  
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。 Ow0-}Im~  
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。 Zc_%hQf2A  
i8F^ N=  
kZ&|.q1zki  
三. 动工 cmpT_51~O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  q q%\  
\`H"4r[?(  
)20jZm*  
_Eus<c  
template < typename T > 82S?@%}#J  
class assignment e)pQh& uD  
  { y4%u< /  
T value; b51{sL  
public : 9n#Q1Xq  
assignment( const T & v) : value(v) {} G~SgI>Q  
template < typename T2 > v8 Q/DJ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MIblx  
} ; ^6tcB* #A  
l98.Hb7  
huMNt6P[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fOE8{O^W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X2X.&^  
zh5$$*\  
J^}w,r *=  
o5!"dxR  
  class holder K4]42#  
  { Rgb1B3gu  
public : {`2R<O  
template < typename T > Y<~N x~w{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X6+2~'*t  
  { I%.96V  
  return assignment < T > (t); ~hubh!d=  
} OQ[E-%v1 R  
} ; f s8nYgv|Q  
KC+C?]~M  
qTbY'V5A  
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: 1ga-8&!  
]:lqbg[J  
  static holder _1; c,cc avv{I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t`PA85.|d  
~i`@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I)wjTTM5  
而不用手动写一个函数对象。 5|&:l8=  
s0,\[rM  
*?;<buJb?  
OYcf+p"<\  
四. 问题分析 JfJUOaL  
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。 +-b:XeHSZ  
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。 ?y.q<F)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eY3l^Su1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d>ltL`xn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %9|}H [x  
1J}i :i&  
五. 问题1:一致性 F[q:jY  
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?| z93HTy9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +f{CfWIKs  
.'3&!#3  
struct holder ' 0iXx   
  { q#fj?`k  
  // ]dZ8]I<$C  
  template < typename T > $"P9I-\m  
T &   operator ()( const T & r) const x/nlIoT  
  { ,vfi]_PK  
  return (T & )r; U) tqo_  
} g+5{&YD  
} ; zzf;3S?  
k+X=8()k  
这样的话assignment也必须相应改动: =[wVRQ?  
wzX 1!?  
template < typename Left, typename Right > RX-qL,dc  
class assignment UQGOCP_  
  { "][MCVYP  
Left l; Kjbz\~  
Right r; y`"~zq0D  
public : ~7Ji+AJA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @"BvyS,p  
template < typename T2 > IR*g>q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } goYRA_%cX  
} ; K".\QF,:  
GF6c6TXF@  
同时,holder的operator=也需要改动: 2?3D` `  
;^5d^-T  
template < typename T > yNY *Fl!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K6#9HF'2I  
  { bM]\mo>z<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N3P!<J/tc  
} [4)q6N5`f  
gTz66a@i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iI_ad7,u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _pu G?p  
= > .EDL.  
return l(rhs) = r; a6K1-SR^6)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "=l<%em  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P;%4Imq3  
7aH E:Dnwp  
template < typename Tp > liEb(<$a  
class constant_t DlB"o.  
  { hZ0p /Bdv  
  const Tp t; FA 1E`AdU  
public : G~Xh4*#J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L8<Yk`jx  
template < typename T > 3 y!yz3E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;Qpp`  
  { S~WsGLF s  
  return t; 2ql7*g?Uq@  
} *ey<R  
} ; >n,RBl  
5#~ARk*?a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jr@u  
下面就可以修改holder的operator=了 0 S3~IeJ  
Ndj9B|s_  
template < typename T > 7g(,$5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;6N@raP7  
  { 6d~[My  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /1X0h  
} &FrW(>2  
;IhkGPpWP  
同时也要修改assignment的operator() Fs q=u-= :  
QJFx/zU  
template < typename T2 > 6&(gp(F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zh5{t0E}C  
现在代码看起来就很一致了。 kc&>l (  
9XGzQ45R  
六. 问题2:链式操作 F{*S}&q*)o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'L#qR)t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |RqCw7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {p -b,J9~a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :[gM 5G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HR'r~ #j  
owA3>E5t&  
template < typename T > <fX]`57Dc`  
struct result_1 F^ kH"u[  
  { 1gp3A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C3fSSa%b  
} ; ;I'pC?!y  
jKV,i?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: wyO@oi Vn  
XAuB.)|  
template < typename T > Ya] qo]  
struct   ref b&uo^G,  
  { <Sn5ME<*  
typedef T & reference; azMrY<  
} ; }G$rr.G  
template < typename T > kq6K<e4jO  
struct   ref < T &> 0dhJ# [Y  
  { ZOl =zn  
typedef T & reference; 9OB[ig  
} ; 2#Fc4RR;  
Tfc5R;Rw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jRXpEiM  
[0 7N<<  
template < typename T > xw-x<7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z^ +CD-  
  { mLM$dk3  
  return l(t) = r(t); _5Q?]-M  
} )f4D2c&VE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {N+N4*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vm]ltiTVk  
P>%\pCJ])  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S5ka;g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xz5 aTJ&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gP.Q_/V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T{M~*5$  
最后的布局是: DB'pRo+U  
                Add }J t( H  
              /   \ 4cK6B)X  
            Divide   5 UJkg|eu  
            /   \ #3maT*JY  
          _1     3 'UO,DFq[Fl  
似乎一切都解决了?不。 !Y_"q^5GG'  
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。 7G}vQO  
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。 GDC`\cy  
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: E"iH$NN  
{Q8DPkW  
template < typename Right > .E|Hk,c9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yEUFK  
Right & rt) const Ak%M,``(L  
  { !]Z> T5$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^AX=B  
} '2=u<a B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D"fE )@Q@Y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 WlP#L`  
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。 MP,l*wVd  
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。 rAD5n, M]  
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。 QLo^6S5!  
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? yv4ki5u`  
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: ABEC{3fWpu  
zcItZP  
template < class Action > W5?F?Dp!v  
class picker : public Action z<rdxn,9  
  { pmXx2T#=  
public : wzB*M}3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MrjET!`.jC  
  // all the operator overloaded 9z 5K  -s  
} ; fXMVl\ <  
{e[S?1t=l  
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。 l(9$s4R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cH6ie?KvAo  
f&t]O$  
template < typename Right > ,-A8;DW]^J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }(O/y-  
  { !_s|h@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hNUAwTH6  
} ^[XxE Lx  
5gW`;Cdbyc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hb9X<N+p  
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。 u8 14ZN}  
94%gg0azp  
template < typename T >   struct picker_maker !c:Q+:,H  
  { Ea1{9> S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "+s#!Fh *  
} ; *w4jET>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,.tT9? m  
  { EDvK9J  
typedef picker < T > result; &$  F0  
} ; ayyn6a8  
A|tee@H*0  
下面总的结构就有了: "xZ]i)  
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。 { yU1db^  
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。 .Ozfj@ f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gs 8w/  
至此链式操作完美实现。 rq9{m(  
nL@ "FZ`(  
: N ^1T6v  
七. 问题3 Ken|!rL  
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。 FCQoz"M  
W^0F(9~!(  
template < typename T1, typename T2 > m_~ p G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XEV-D9n  
  { l?(nkg["nY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W5(t+$L.  
} y4) M,+O5  
3/:O8H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: f2_LfbvH  
5}9-)\8=z  
template < typename T1, typename T2 > k@5#^G  
struct result_2 u1` 8f]qt  
  { KpC)A5u6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \^;Gv%E  
} ; w>; :mf  
+@]1!|@(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n<8$_?-  
这个差事就留给了holder自己。 66D<Up'K  
    wc)[r~On(5  
*x`z5_yfO  
template < int Order > FFbMG:>:  
class holder; < .$<d  
template <> dJ?VN!B0  
class holder < 1 > Y+iC/pd  
  { G#5Cyu<r!  
public : '15j$q  
template < typename T > BQSA;;n]  
  struct result_1 yt>Pf <AI  
  { yNc>s/  
  typedef T & result; Yc=y  Vh  
} ; |_F-Abk  
template < typename T1, typename T2 > ,TOLr%+v~n  
  struct result_2 #"ayq,GC<  
  { |/arxb&  
  typedef T1 & result; aen(Mcd3bg  
} ; 8jqt=}b  
template < typename T > pW:h\}%`n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jCW>=1:JGY  
  { (&PamsV*8  
  return (T & )r; qS&PMQ"$  
} 'e3y|  
template < typename T1, typename T2 > u>& \@?(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8)5 n  
  { l4U& CA y  
  return (T1 & )r1; $2]1 3j  
} (m)%5*:  
} ; $DA0lY\  
@[=*w`1  
template <> Q[J,j+f<  
class holder < 2 > M42Zpb].  
  { P :lv Z   
public : dtA- 4Ndm  
template < typename T > KrMIJA4>  
  struct result_1 +n,8o:fU:  
  {  ~Zl`Ap  
  typedef T & result; r4 +w?=`  
} ; Ez?vJDd  
template < typename T1, typename T2 > PC\Xm,,  
  struct result_2 lU Uq|Qr  
  { +D?d)lK  
  typedef T2 & result; UgJlXB|a%2  
} ; ~(aq3ngo.  
template < typename T > ejgg.G ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z;%  
  { IL.Jx:(0  
  return (T & )r; m6 hA,li  
} sB0+21'R  
template < typename T1, typename T2 > cnLC>_hY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =#BeAsFfO  
  { rO]C`bg  
  return (T2 & )r2; 1Dt"Rcn"4  
} X&wK<  
} ; 4bAgbx-^  
f@LUp^Z/v  
wB9IP{Pf  
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> >。 L%B+V;<h3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =v:_N.Fh-c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 07(E/A]  
++&F5'?g  
return l(i, j) = r(i, j); $)n{}8^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) te6[^_k  
,<EmuEw |  
  return ( int & )i; C{!Czz.N  
  return ( int & )j; * uEU9fX  
最后执行i = j; S BFhC  
可见,参数被正确的选择了。 Y\+^\`Tqu  
_ <>+Dk&  
UBqK$2 #  
.z[+sy_  
]m4LY.SQ  
八. 中期总结 *r-Bt1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: } \823 U %  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 an5Ss@<4AA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4aV3x&6X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V?_%Y<|L  
LL[ +QcH  
+ixDB0"\  
dH`a|SVW9  
>,] #~d  
dtg Ja_  
九. 简化 SbGp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V >['~|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _I8-0DnOM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *kKGsy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Fn[~5/  
  +-*/&|^等 qb"!  
2. 返回引用。 `Mjm/9+18  
  =,各种复合赋值等 SQ.4IWT(hR  
3. 返回固定类型。 ux =a9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yBl<E$=  
4. 原样返回。 8vT:icl  
  operator, 2sU"p5 j  
5. 返回解引用的类型。 BKD Wd]KEf  
  operator*(单目) 4U6{E#  
6. 返回地址。 )j9FB  
  operator&(单目) ]$L[3qA.  
7. 下表访问返回类型。 +\W"n_PPy  
  operator[] >^Y 9p~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PN'8"8`{  
  operator<<和operator>> t[Q^Xp  
+$UfP(XmH  
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。 ^-ACtA)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #zy%B  
`3+U6>U [  
template < typename Left > B}MJ?uvA  
struct value_return =?f}h{8x>  
  { ScTqnY$v  
template < typename T > .H>Rqikj  
  struct result_1 S5d{dTPq  
  { <pE G8_{}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o?b%L  
} ; ;T_9;RU<'b  
AH7k|6ku<*  
template < typename T1, typename T2 > 0)/214^&  
  struct result_2 )8<X6  
  { c8'8DM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I#Bz UF  
} ; g@U#Y#b@"  
} ; o}%fs *  
r zvX~B6  
2Z97Tq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,S5#Kka~a  
2tbqmWw/s  
下面我们来剥离functor中的operator() 7'8O*EoB'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -m @s 9k  
1]<!Xuk^f  
return l(t) op r(t) 9F-k:hD |  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W+eN%w5  
return op l(t) ;+jp,( 7  
return op l(t1, t2) {jVFlKP>  
return l(t) op \8$`:3,@  
return l(t1, t2) op OM.^>=  
return l(t)[r(t)] M ?3N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D!P?sq_5r  
XMdc n,  
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: wiGwN  
单目: return f(l(t), r(t)); ]lo1Kw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |HA7 C  
双目: return f(l(t)); Ax%BnkU  
return f(l(t1, t2)); NV gLq@F  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~mp$P+M(%p  
3(&.[o Z  
struct meta_divide K]u|V0c  
  { Lg?'1dg  
template < typename T1, typename T2 > ~h@tezF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bPOx~ CMh  
  { K$ &wO.  
  return t1 / t2; gP<_DEd^`  
} ,YY#ed&l  
} ; xHG oCFB  
3dbf!   
这个工作可以让宏来做: >ob/@  
w|HZI,~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _R<HC  
template < typename T1, typename T2 > \ {eXYl[7n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J v#^GNm  
以后可以直接用 Lm?*p>\Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G4}q*&:k  
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 wgyO%  
(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。。。) X2`>@GR/>  
g@2.A;N0  
Z]Y4NO;  
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 ]Rye AJ3  
AAW7@\q.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6:,^CI|@ t  
class unary_op : public Rettype SSXS  
  { d0B+syl&4l  
    Left l; A|J\X=5  
public : OGFKc#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !.9vW&t  
=F&RQ}$   
template < typename T > [*G2wP[$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fjzk;o  
      { @>]3xHE6#=  
      return FuncType::execute(l(t)); ~D5MAEazS  
    } `/zt&=`VB  
%Let AR  
    template < typename T1, typename T2 > bw\=F_>L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Pd>*G\  
      { zl\#n:|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d]3sC  
    } sJoi fl 7  
} ; !d\GD8|4  
#+ '@/5{n  
m3!M L>nLt  
同样还可以申明一个binary_op GU3/s&9  
bY~v0kg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'EV  *-_k  
class binary_op : public Rettype CiI: uU  
  { zRu`[b3u<  
    Left l; A232"p_  
Right r; E5 oD|'=WA  
public : jyhzLu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} / yi:Q0  
a1SOC=.M;  
template < typename T > MPbPq3an  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f'OvG@  
      { n*~   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ef&@aB  
    } "6yiQ\`J  
Td*Oljj._U  
    template < typename T1, typename T2 > XL^N5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 \r@f_p  
      { <y!r~?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UwkX[u  
    } V^I /nuy  
} ; q}$=bR1+  
suFOc  
f9UaAdJ(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "5:f{GfO#v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )V3(nZY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2nkj;x{H$  
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。 g@i>R>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4D$sFR|?t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |ozoc"'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6;frIl;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z L'IN)7MU  
下面是修改过的unary_op %D(prA_w  
;&6PL]/d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;-pvc<_c<  
class unary_op 1lyOp   
  { I<./(X[H:#  
Left l; ^r*%BUU9]%  
  Gr$*t,ZW  
public : nFnF_  
`l2<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} otf%kG w  
ll\^9 4]Q  
template < typename T > gH^$Y~Lx  
  struct result_1 xeM':hD.o  
  { IXvz&4VD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |4. o$*0Y  
} ; gkML .u  
](>7h _2B  
template < typename T1, typename T2 > Xm:=jQn  
  struct result_2 iWM7, =1+  
  { ?lDcaI>+n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V/}>>4  
} ; qzt2j\v  
I"32[?0 (;  
template < typename T1, typename T2 > $Cd;0gdv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /~l/_Jct@G  
  { }&T<wm!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Of7) A  
} I49l2>  
{L4>2rF  
template < typename T > t9n   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j22#Bw  
  { OZ!$%.?l  
  return OpClass::execute(lt(t)); L\Fu']l  
} >9<8G]vcH  
=HV-8C]  
} ; E[3FdX8  
Mj B< \g>  
)n}]]^Sc  
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 4ZJT[zi  
好啦,现在才真正完美了。 )yNw2+ ~5  
现在在picker里面就可以这么添加了: >}DjHLTW\  
~"q,<t  
template < typename Right > N _~KZQ11^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sb|3|J6=  
  { Q;XHHk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O<dZA=Oez  
} p~q_0Pg%  
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。 VyoE5o  
>[XOMKgQ](  
co^P7+j  
$]%<r?MUb-  
4/2RfDp  
十. bind 5&HT$"H :  
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。 &AQ;ze  
先来分析一下一段例子 RZd4(7H=q  
/%uZKG P  
c. TB8Ol  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /;<e.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _7=pw5[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iVKbGgA  
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。 QypiF*fSU  
我们来写个简单的。 *{.&R9#7U'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y4/>Ol]  
对于函数对象类的版本: zY+t,2z  
| 3N.5{  
template < typename Func > sm2p$3v  
struct functor_trait xS~yH[k  
  { mI7rx`4H  
typedef typename Func::result_type result_type; =nvAOvP{?  
} ; * >GIk`!wM  
对于无参数函数的版本: g<2lPH  
r%y;8$/-  
template < typename Ret > mo|PrLV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7~kpRa@\P  
  { 5mna7 BCEb  
typedef Ret result_type; m0I #  
} ; -B*<Q[_  
对于单参数函数的版本: XW UvP  
R(2HY Z  
template < typename Ret, typename V1 > iM?I /\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2H?I'<NoC  
  { vLnq%@x  
typedef Ret result_type; 'YZI>V*  
} ; vZ[ $H  
对于双参数函数的版本: ZVdsxo<  
QN5yBa!Wz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q{qj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iHE0N6%q  
  { -7-Fd_F8  
typedef Ret result_type; BrNG%%n  
} ; [+;FV!M6  
等等。。。 ?AV&@EX2C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W>` g;[ W  
<\1}@?NGC  
template < typename Func > r^w\9a_  
struct func_return z-KrQx2  
  { O)R7t3t  
template < typename T > y wW-p.  
  struct result_1 >/TB_ykb  
  { `ICcaRIN8I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gx!*O<|e4  
} ; f?=r3/AO  
1z})mfsh  
template < typename T1, typename T2 > CB*`  
  struct result_2 O+G~Qp0b>  
  { 1<LC8?wt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %_B:EMPd  
} ; , @%C8Z  
} ; -H1"OJ2aF  
&YT_#M  
?ID* /u|X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v!<PDw2'  
hmK8j l<6  
template < typename Func, typename aPicker > j+_S$T8w  
class binder_1 \6`v.B&v  
  { 2 ) TG  
Func fn; -"~L2f"?  
aPicker pk; j~,h )C/ v  
public : GB&Nt{  
]j& FbP)3  
template < typename T > +M44XhT  
  struct result_1 `pP9z;/Xq  
  { -Wl)Lez@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; abM84EU  
} ; 5Y(r\Dd  
H|PrsGW  
template < typename T1, typename T2 > y#b;uDY  
  struct result_2 xGKfej9  
  { b%Wd<N2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jZXVsd  
} ; -M"IVyy@  
t{_!Z(Rt5)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "DVt3E  
:fxWz%t  
template < typename T > 84iJ[Fq{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z:I*y7V-  
  { >j&1?M2C  
  return fn(pk(t)); |n+ #1_t%  
} |.1qy,|!X  
template < typename T1, typename T2 > $GQphXb$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .W!tveX8-  
  { E;9Z\?P  
  return fn(pk(t1, t2)); >HE,'  
} 4Z*|Dsw  
} ; riID,aut  
hZ!oRWIU%G  
N g58/}zO  
一目了然不是么? y&7YJx  
最后实现bind .j:i&j(  
joe9.{  
:FnOS<_B  
template < typename Func, typename aPicker > LFCTr/,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2bWUa~%B  
  { -r!42`S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); + Qt[1Xq  
} ]x1p!TSU  
,,S9$@R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K6E}";;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !]yQ1@)*'  
rqF"QU=l  
十一. phoenix f:xUPH?+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [1NaH  
i#k-)N _$  
for_each(v.begin(), v.end(), u0xQ;BQ  
( *]5z^> q;7  
do_ *%3oyWwCd  
[ x7f:F.  
  cout << _1 <<   " , " !;i*\ a  
] 5!~!j "q  
.while_( -- _1), FS8S68  
cout << var( " \n " ) 6{Ks`Af  
) +Z ><  
); +i+tp8T+7  
-)X{n?i  
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: w5,6$#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NW)M?f+6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rw&y,%2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }f0u5:;Zth  
VQ2Fnb4  
~]4kkm7Y  
template < typename Cond, typename Actor > =Ci13< KQ  
class do_while K<#-"Xe;  
  { q?yMa9ZZky  
Cond cd; WJAYM2 6\  
Actor act; (Q'U@{s  
public : L7m`HVCt&  
template < typename T > ovz#  
  struct result_1 +I&J7ICV0  
  { r]0(qg  
  typedef int result_type; e[}],W  
} ; t~ -J %$  
y5_XHi@u~o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bjlkX[{}I  
u^l*5F%DK  
template < typename T > 7gm:ZS   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <9`?Z-lJP  
  { _e*c  
  do mY`@'  
    { m`c#:s'_  
  act(t); SBX|Bcyk*  
  } Yc d3QRB  
  while (cd(t)); vb %T7  
  return   0 ; ;,dkJ7M  
} iOll WkF  
} ; Mm.Ql  
%]#VdS|N  
AeaPK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kQ~ %=pn  
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。 rCE;'? Y  
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。 *qG$19b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -?5$ PH  
下面就是产生这个functor的类: Q<yAT(w  
".E5t@ }?m  
ywEDy|Wn$~  
template < typename Actor > QF.3c6O@  
class do_while_actor ;b1wk^,Hw~  
  { gH'_ymT= 3  
Actor act; {V0>iN:~S  
public : 6|^0_6_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %9X{{_  
UW/N MjK  
template < typename Cond > k-Fdj5/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gfm;xT/y  
} ; "<x&pQZ%  
~0ooRUWU7  
k}zd' /b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \B&6TeR  
最后,是那个do_ >t0%?wj)Y  
GmbIFOT~  
J\{ $ot  
class do_while_invoker i b]vX-  
  { (Xo SG  
public : +0"x|$f~  
template < typename Actor > KmL$M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const thptm  
  { } L <,eV  
  return do_while_actor < Actor > (act); cOb4c*  
} \?&A u  
} do_; :+:6_x  
On&L#pf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -\Z `z}D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /EU ; ?O  
最后来说说怎么处理break和continue Sdx Y>;  
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。 l{5O5%\,  
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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