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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @92gb$xT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Hp*gv/0  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, s79 q 5  
>&[3  
lGl[^ 0  
iJEB ?y  
  class filler N\c &PS  
  { 9/FG,9  
public : keqr%:E8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :EYu 4Y  
} ; 56"#Syj  
/*AJ+K._  
-*rHB&e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b{zAJ`|#[n  
-3u@hp_  
/rn"  
Gg'<Q.H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MJy;GzJ O  
F\zkyk 4  
xq#U 4E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <'yf|N!9G  
G`9cd\^  
\I'f3  
]d[Rf$>vu0  
二. 战前分析 ^).WW  
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。 (s5<  
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 @X3 gBGY)  
UY1JB^J$  
~8XX3+]z:X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .WBI%ci  
  /* --------------------------------------------- */ }Q47_]5  
vector < int *> vp( 10 ); cxAViWsf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [`y:M&@  
/* --------------------------------------------- */ Uzan7A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IXbdS9,>F  
/* --------------------------------------------- */ !w @1!Xpn1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9`)w@-~~  
  /* --------------------------------------------- */ <QYCo1_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C/{nr-V3u  
/* --------------------------------------------- */ 6T R8D\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sN6 0o 7.  
* i=?0M4S  
9 Q0#We*  
#[gcg]6c  
看了之后,我们可以思考一些问题: &&]"Y!r -  
1._1, _2是什么? h5LJij J  
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。 yq/[/*7^  
2._1 = 1是在做什么? I>A^5nk  
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。 E9L!O.Q  
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。 UgF)J  
g`%ED0aR  
 :pA=V  
三. 动工 Y|hzF:ll  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &Iv\jhq  
fK)ZJ_?w,@  
mp&Le YYn  
G=r(SJq  
template < typename T > 2 ||KP|5@  
class assignment DBj;P|L_  
  { OhSt6&+  
T value; <Z\MZ&{k{*  
public : lU&`r:1>_  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0Zc*YdH  
template < typename T2 > ]ro1{wm!WU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } syWv'Y[k?  
} ; ,xAM[h&  
+XU$GSw3(  
#Qtg\X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |x _ -I#H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XPc9z}/(e  
;[WSf{k  
?L<UOv7;t  
1+16i=BF)  
  class holder ^Ff~j&L@{  
  { Ux%\Y.PPI  
public : ;JPbBwm  
template < typename T > #VQGN2bK.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'gk81@|  
  { D]G'R5H  
  return assignment < T > (t); UtW"U0A  
} 1OiZNuI:E  
} ; 0%A(dJA6  
6KIjq[T^  
8 ACY uN\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,<^tsCI  
RF,=bOr19  
  static holder _1; Mu_mm/U_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N:PA/V^z  
V:0uy>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JEm?26n X  
而不用手动写一个函数对象。 wH(vX<W-E  
C%95~\Ds  
+}`O^#<qLX  
<QkN}+B=  
四. 问题分析 V~]'+A q>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n&3iv ^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Gw\G+T?M-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'sjJSc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =7J|KoKK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :C|>y4U&(s  
g'}`FvADi  
五. 问题1:一致性 u]]5p[ |S  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S}v{^vR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l_YdIUl  
?*z( 1!  
struct holder 02J6Pn3  
  { .J1Hg  
  // 0ez i?Um  
  template < typename T > @KXz4PU  
T &   operator ()( const T & r) const 08K.\3  
  { 3@Zz-~4Td  
  return (T & )r; V'.eesN  
} b W C~Hv  
} ; yqVaA 'w5  
*OGXu07 !  
这样的话assignment也必须相应改动: Gwrx) Mq  
 +,F= -  
template < typename Left, typename Right > ax{-Qi7z-+  
class assignment d_W nK{  
  { Wf`Oye Rz  
Left l; LO$#DHPt  
Right r; Q:fUM[  
public : YP\4XI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z)<pqN  
template < typename T2 > .X<"pd*@e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1n"+~N^\  
} ; .2{C29g  
V=l Q}sBY  
同时,holder的operator=也需要改动: Lm*LJ_+ B  
53u.p c  
template < typename T > O%++0k;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pdo5 sve  
  { lc$@Jjg9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9i2vWSga  
} '/yx_R K2?  
$ Op/5j  
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。 {^$"/hj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VQ,\O  
WEV{C(u<k!  
return l(rhs) = r; K}5 $;W#  
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。 vu.S>2Wv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s!o<Pd yJK  
X$9D0;L  
template < typename Tp > R SWB!-  
class constant_t 48&KdbGX  
  { fssL'DD  
  const Tp t; 4KSP81}/\  
public : I|3v&E 1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XUqE5[O%  
template < typename T > s<r.+zqW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o%~K4 M".  
  { h'YcNkM 2>  
  return t; Aya;ycsgE  
} /hEGk~  
} ; $hE'b9qx  
H;7H6fyZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c"sw@<HG  
下面就可以修改holder的operator=了 _OxnHf:|  
.&yWHdQC:  
template < typename T > (27F   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VY&9kN  
  { 85@6uBh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r+#V{oE_  
} {}_Oo%IVGK  
n,Mw# r?y  
同时也要修改assignment的operator() @%@^5  
%{VI-CQ  
template < typename T2 > M"$RtS|h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HG3>RcB  
现在代码看起来就很一致了。 by y1MgQd  
O"-PNF,J  
六. 问题2:链式操作 _467~5JkU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &\]f!'jV  
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。 \=G Xe.}4d  
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。 ~z1KD)^   
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。 wsGq>F~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VQNH@g^gqr  
]zMBZs  
template < typename T > }?qnwx.  
struct result_1 k&"qdB(I  
  { 7/OOq=z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3]]6z K^i  
} ; Z-p^3t'{  
&$z1Hz+l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a3 _0F@I  
k#r7&Y  
template < typename T > 1]3bx N  
struct   ref rnBeL _8C  
  { 4a\+o]  
typedef T & reference; /G{3p&9  
} ; {)[g  
template < typename T > Umwg iw  
struct   ref < T &> vls> 6h  
  { [c!vsh]^  
typedef T & reference; WT {Cjn  
} ; Vq7 kA "  
"yq;{AGOGl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BMj&*p8R  
]<_!@J6k  
template < typename T > %C][E^9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _ktSTzH0  
  { ?d#(ian  
  return l(t) = r(t); K$vRk5U  
} n|,Vm@zV  
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。 MGC0^voe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -bu. *=  
[3NV #  
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 zr9Pm6Rl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &E '>+6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RkV3_c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S_-mmzC(  
最后的布局是: _,?HrL9  
                Add 6)<oO(  
              /   \ -Izg&u &  
            Divide   5 jW$f(qAbm  
            /   \ n$0)gKN7  
          _1     3 z'K7J'(R  
似乎一切都解决了?不。 G}xBYc0b  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N)y;owgo  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l YA+k5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %7wzGtM]ps  
k#+^=F^)I  
template < typename Right > cCKda3v!O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *ik)>c_  
Right & rt) const B=/=U7T  
  { &>4$ [m>n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M6Z`Pwv];  
} acZ|H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J; Xz'0  
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。 :*%\i' $!/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pR7G/]U$A  
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。 ct/THq  
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。 Z$K%@q,10+  
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? {cHTg04  
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: K{h]./%  
Cu<ojN- $  
template < class Action > c+XR  
class picker : public Action W]7?;#Hpk  
  { /38Pp%  
public : UiN ^x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ec/+9H6g  
  // all the operator overloaded BU\NBvX$  
} ; JkEQ@x  
-;.fU44O[#  
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。 dM.Ow!j  
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: $4) g uG)  
m,fr?d/;  
template < typename Right > @].aFhH`)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |8+rUFkU8  
  { L| qY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X KeK;+  
} EqwA8? M  
md_s2d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \aRB   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;G&O"S><]c  
@d9*<>@:  
template < typename T >   struct picker_maker ViONG]F  
  { L )"w-,zy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2a}_|#*  
} ; @WUCv7U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cl8Mv  
  { ~t$VzL1  
typedef picker < T > result; J sdEA  
} ; #f@53Pxb  
9K y,oB  
下面总的结构就有了: $>`8'I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :udZfA\sW  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "q8 'tN><  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N#qoKY(#  
至此链式操作完美实现。 , >6X_XJQ  
+o5rR|)M+  
 KX@Fgs  
七. 问题3 [)KfRk?};2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 32J  
r8E!-r}rno  
template < typename T1, typename T2 > LDNUywj@w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &$ 9bC 't6  
  { }0*7bb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a#@ opUn-  
} ";%1sK  
$x<-PN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {GY$J<5=  
L>*|T[~  
template < typename T1, typename T2 > ;!Mg,jlQ  
struct result_2  yw^, @'  
  { _z< q9:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ? -tw*2+  
} ; iWsIc\!+,  
Oms`i&}"}  
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? ~'Hwszp b  
这个差事就留给了holder自己。 8A=(,)`}9  
    6Vo}Uaq4  
83|/sWrvh  
template < int Order > @ZWKs  
class holder; /$Jh5Bv  
template <> f:>jH+o.S  
class holder < 1 > l$NEx0Dffz  
  { e;v2`2z2  
public : {643Dz<e  
template < typename T > 'McVaPav  
  struct result_1 n$K_KU v  
  { $~l :l[Zs  
  typedef T & result; \>Q,AyL  
} ; ul1Vsj  
template < typename T1, typename T2 > +z_0?x  
  struct result_2 #YV;Gp(2h  
  { ?J AzN  
  typedef T1 & result; EJsb{$u  
} ; ""=Vt]  
template < typename T >  #Ki@=*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fNumY|%3  
  { MDZb|1.AT  
  return (T & )r; `W=JX2I  
} G{9y`;  
template < typename T1, typename T2 > t `oP;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6C=.8eP  
  { j(hC't-  
  return (T1 & )r1; jA'+>`@  
} SqLKF<tY]/  
} ; }#@LZ)]hK  
hvwr!(|W  
template <> -`JY] H  
class holder < 2 > N_U D7P1  
  { 7(-<x@e  
public : ?M);wBe(  
template < typename T > -b<+Ra  
  struct result_1 1{qg@xlj  
  { Y2fs$emv  
  typedef T & result; A}o1I1+  
} ; p_( NLJ%  
template < typename T1, typename T2 >  lwlR"Z  
  struct result_2 Wh7nli7f_  
  { %$U+?lk}  
  typedef T2 & result; {$JIR}4S  
} ; }0o0"J-$  
template < typename T > NoT oLt\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `CBTZG09  
  { *^]ba>  
  return (T & )r; gvX7+F=}B  
} U-d&q>_@A  
template < typename T1, typename T2 > U8z,N1]r*`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YZd4% zF  
  { x1Uj4*Au  
  return (T2 & )r2; Zv_<*uzKZ  
} x$t=6@<]  
} ; 8w4.|h5FP  
9 (Z)c  
wS*UXF&f  
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> >。 bk|>a=o3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I[/u5V_b'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H Zc;.jJ  
iD9GAe}x  
return l(i, j) = r(i, j); kE1u-EA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R~o?X ^^O  
qohUxtnTK>  
  return ( int & )i; U3>G9g>^B  
  return ( int & )j; pAYuOk9n  
最后执行i = j; {chl+au*l  
可见,参数被正确的选择了。 g~]FI  
(,k=mF  
?V+=uTCq  
q>?oV(sF  
:'03*A_[  
八. 中期总结 cVU[>gkg_  
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: d+kIof,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 is,_r(S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vU _#(jZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cs<d\"+  
$K hc?v  
5u8 YHv  
hhpH)Bi=  
eG<32$I  
+aMPwTF:3  
九. 简化 3j6$!89'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z;LntQZp-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4IVCTz[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N9hBGa$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D n^RZLRhy  
  +-*/&|^等 9tJiIr8i  
2. 返回引用。 Ood&cP'c  
  =,各种复合赋值等 #u>JCPz  
3. 返回固定类型。 k&^fIz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) crUXpD  
4. 原样返回。 dS-l2 $n  
  operator, 2Tp.S3  
5. 返回解引用的类型。 +=*ZH `qX  
  operator*(单目) F2#^5s(  
6. 返回地址。 (RQ kwu/  
  operator&(单目) V\A?1   
7. 下表访问返回类型。 {?82>q5F  
  operator[] |zSkQ_?54  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '_2~8w  
  operator<<和operator>> >qOhzbAH{<  
z7}@8F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /W%{b:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %@LVoP!@!  
3.Y/ZWON  
template < typename Left > 0@z78h=h  
struct value_return {epsiHK@tK  
  { 3AWg43L7  
template < typename T > &BP%~  
  struct result_1 M!,WU[mP  
  { \'shnzs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w zF"^CJ  
} ; Nt/>RCh  
=OCHV+m  
template < typename T1, typename T2 > +Oo>V~  
  struct result_2 x.!%'{+ {  
  { ~qRP.bV%f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #=h~Lr'UH  
} ; Q\}5q3  
} ; hW]:CIqk  
r@ ]{`qA  
A+AqlM+$i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 94A re<  
U:p<pTnMR  
下面我们来剥离functor中的operator()  \:Q)Ef  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y~,N,>nITu  
hl8[A-d(R  
return l(t) op r(t) mI-$4st]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \ qKh9  
return op l(t) /K1YDq<=  
return op l(t1, t2) v. !L:1@I.  
return l(t) op H_Vf _p?  
return l(t1, t2) op W EZ)7H  
return l(t)[r(t)] |GLa `2q|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +n7bbuxj(X  
X180_Kt2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^2=11  
单目: return f(l(t), r(t)); TX$j-TM'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #Fq6-]y1")  
双目: return f(l(t)); {eL XVNR7R  
return f(l(t1, t2)); Y}QtgZEt  
下面就是f的实现,以operator/为例 YjAwt;%-D  
re:=fC:t5A  
struct meta_divide y]+q mNw"+  
  { YFeF(k!!n  
template < typename T1, typename T2 > /g@!#Dt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i.Yz)Bw   
  { _3.=| @L  
  return t1 / t2; \G:\36l  
} *bsS%qD]  
} ; (X;D.s  
s:CsUl|  
这个工作可以让宏来做: C0J/FFBQ^  
p{gJVP#l'Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U*b1yxt  
template < typename T1, typename T2 > \ .}C pX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yal T6  
以后可以直接用 Qt` }$]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P`0}( '"U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Dm2&}{&K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p@0Va  
iLD}>=  
7Rwn{]r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F[5[@y  
eT0Yp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c"~ +Y2]tL  
class unary_op : public Rettype J4EQhuQ  
  { Bu$Z+o  
    Left l; ?hHVawt  
public : {oOzXc6o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hV_bm@f/y  
%|Sh|\6A!  
template < typename T > lcO;3CrJ!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k  <SFl  
      { 8cI<~|4_  
      return FuncType::execute(l(t)); A%(t'z  
    } &?59{B. mD  
:(ni/,~Q  
    template < typename T1, typename T2 > TL'^@Y7X5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g$+ $@~  
      { j6}/pe*;;T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O!xul$9  
    } N;gI %6  
} ; }&!fT\4  
u)J&3Ah%  
GI']&{  
同样还可以申明一个binary_op v"-@'qN'  
d|I?%LX0p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kzozjh%`9h  
class binary_op : public Rettype iW oe  
  { |T3F:],`  
    Left l; m%7T ~  
Right r; I8M^]+c  
public : 7 G37V"''  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D[#6jJ Ab  
II;   
template < typename T > <l>o6K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?9W2wqN>o  
      { J7a_a>Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rW),xfo0  
    } oQ YmywY  
`0)'&HbLY  
    template < typename T1, typename T2 > |%\>+/j$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /fh[_!qN  
      { 'wA4}f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @ (4$<><  
    } P~xP@? I%  
} ; ZE393FnE  
,Kl6vw8Htg  
~!//|q^ J]  
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 #u]'3en  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3pU/Z bb,:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {&3{_Ml  
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。 :9?y-X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u?xXZ]_u-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L JW0UF|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $OGTHJA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) s\/$`fuhx  
下面是修改过的unary_op J A!?vs  
>/J!:Htk+K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0*y|k1  
class unary_op zfGS=@e]G  
  { 7j,u&%om  
Left l; 7^bde<0  
  J)I|Xot  
public : (?y (0%q  
pXPLTGY<R+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SobOUly5{  
;;f&aujSHD  
template < typename T > +0DPhc  
  struct result_1 /u&{=nU  
  { V =9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jt5:rWB  
} ; a|Yry  
MqKf'6z  
template < typename T1, typename T2 > D2N<a=#  
  struct result_2 N Ftmus  
  { T #OrsJdu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <4Ev3z*;Z  
} ; P[q 'Y^\  
N$I@]PL  
template < typename T1, typename T2 > BK *Bw,KQ<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K3*8-Be  
  { )y#~eYn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;:Kd?Tz$  
} A,fPl R  
3{/[gX9  
template < typename T > ))NiX^)8^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SJ0IEPk  
  { G _1`NyI  
  return OpClass::execute(lt(t)); dsrKHi  
} oZS.pi  
Ul{{g$  
} ; Fi3k  
P&kjtl68 Y  
\A%s" O/  
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 S W; %2  
好啦,现在才真正完美了。 L!qXt(`  
现在在picker里面就可以这么添加了: q{RH/. l  
$C.;GUEQ  
template < typename Right > 6R=dg2tKT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X6Wj,a  
  { 0r/pZ3/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kklM"Av  
} n-)Xs;`2  
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。 v{2euOFE  
Kf>]M|G c  
u6#FG9W7  
$>*TO1gb+  
Y;I>rC (  
十. bind P(|+1$#[  
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。 {3H)c^Q  
先来分析一下一段例子 rY:A LA  
Et0[HotO  
4z*An}ol]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \ )'`F; P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #]vs*Sz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OL0W'C9oA  
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。 bf*VY&S- T  
我们来写个简单的。 @gM>Lxj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "I}]]?y  
对于函数对象类的版本: +=o?&  
-1z<,IN+  
template < typename Func > )}|b6{{<  
struct functor_trait vw5f|Q92  
  { l =`?Im  
typedef typename Func::result_type result_type; tgpg  
} ; %HWebZ-yY  
对于无参数函数的版本: 4Rv.m* ^B  
drkY~!a  
template < typename Ret > bw[s<z|LKA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZNN^  
  { u|eV'-R)s  
typedef Ret result_type; mh7JPbX|  
} ; ]38{du  
对于单参数函数的版本: *wu:fb2[(  
!ma%Zk  
template < typename Ret, typename V1 > 8~@?cy1j!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'Z{_w s  
  { }#D+}Mo!,  
typedef Ret result_type; QKVFH:"3  
} ; (fUpj^E)p  
对于双参数函数的版本: [G#PK5C  
[gE_\=FSKu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L5{DWm~@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @4FG & >kQ  
  { Ro:DAxi @L  
typedef Ret result_type; #=V[vbTY  
} ; Y Z.? k4>  
等等。。。 z7$,m#tw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ng 3r`S"_<  
zu52]$Vj  
template < typename Func > H5J1j*P<d  
struct func_return tX'2 $}  
  { "MX9h }7  
template < typename T > umJ!j&(  
  struct result_1 58>C,+  
  { )Bo]+\2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :41Ch^\E  
} ; zxhE9 [`*e  
/Y_)dz^@  
template < typename T1, typename T2 > /UP1*L  
  struct result_2 2}<_l 2  
  { QoBM2Q YO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o-7,P RmKN  
} ; \YMe&[C:o  
} ; DV5K)m&G  
+ebmve \+  
appWq}db  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^0T DaZDLp  
tsf)+`vt  
template < typename Func, typename aPicker > d")TH3pG  
class binder_1 gi#g)9HG  
  { !Sj0!\  
Func fn; W9M~2< L  
aPicker pk; %}/|/=  
public : tmVGJ+gz  
v3I-i|L<)  
template < typename T > P g.j]  
  struct result_1 Y k @/+PE  
  { 6t!PHA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hg Pzx@  
} ; glI4Jb_[  
6U(M HxY  
template < typename T1, typename T2 > qC:QY6g$N  
  struct result_2 jBLLx{  
  { ve&"x Nz<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =b_/_b$q  
} ; QFX/x  
(Rs052m1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K}a3Bj,  
(@nE e?  
template < typename T > :ND e<6?u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Si|;j$?  
  { ==]BrhZK  
  return fn(pk(t)); e?yrx6  
} LE]mguvs  
template < typename T1, typename T2 > Sece#K2J|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HY>zgf,0  
  { ?Jy /]j5fI  
  return fn(pk(t1, t2)); 5e|yW0o  
} ,.,spoV  
} ; 2uT"LW/(H  
8D:0Vhx\I  
Y:#nk.}>  
一目了然不是么? kT12  
最后实现bind Dhze2q)o  
Ra)AQ n  
_/[}PQC6G  
template < typename Func, typename aPicker > ,qu7XFYrY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z;Yo76P  
  { L{F[>^1Sb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 155vY  
} F!qt=)V@w  
o8c5~fG1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /{%p%Q[X  
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。 A(}D76o_  
IlfH  
十一. phoenix k^ Qd%;bdF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z3qr2/  
AQm#a;  
for_each(v.begin(), v.end(), cP2n,>:  
( ?)V|L~/  
do_ M'5PPBSR  
[ 6.6;oa4j  
  cout << _1 <<   " , " E x )fXQ+  
] YS0^ !7u  
.while_( -- _1), mV++7DY  
cout << var( " \n " ) cTa$t :K@  
) kps}i~Jb  
); =Ohro '   
a%*W( 4=Y  
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: vf0 fa46  
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 |*> s%nF|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :3A^5}iz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AOv>O52F/Q  
]47!Zo,  
)'i n}M  
template < typename Cond, typename Actor > pv"QgH  
class do_while 'BX U '  
  { D $&6 8  
Cond cd; .g>0FP  
Actor act; XE($t2x,M  
public : W4&Itj  
template < typename T > I' 'X\/|  
  struct result_1 Vi<6i0  
  { ,u S)N6'b6  
  typedef int result_type; FM,o&0HSd  
} ; '4)4*3z,  
,Q,3^v-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e !N%   
Y,M 2 D  
template < typename T > UFGUP]J>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _jM+;=f  
  { /RemLJP F  
  do ^KUM4. 6  
    { &Pe[kCO]  
  act(t); R/P9=yvg0  
  } auHP^O> 4L  
  while (cd(t)); 0w!:YB,}  
  return   0 ; 9S/X,|i  
} x \b+B  
} ; siz:YRur  
(sp{.bU  
;7U"wI_~c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4vyJ<b  
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。 ) ^ 7- qy  
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。 _#y=T20'3  
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。 <,</ Ge  
下面就是产生这个functor的类: 0) Q*u  
qk=OodEMK  
Yv"-_  
template < typename Actor > /E^j}H{  
class do_while_actor f{+X0Oj  
  { tvOyT6]  
Actor act; %`0*KMO3  
public : $g  '4'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sNsH l  
4XNkto  
template < typename Cond > seiE2F[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `teaE7^Wm  
} ; C] M{  
[[ uZCKi  
UUEbtZH;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j"9Zaq_  
最后,是那个do_ 1O+$"5H  
l 9bg  
PBb'`PV  
class do_while_invoker DAQozhP8  
  { [E;~Y_l  
public : ;Swj`'7  
template < typename Actor > Voo_ ?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N{?Qkkgx  
  { ,U=7#Cf!  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1?{w~cF}  
} !yu-MpeG  
} do_; jBU!xCO  
e_dsBmTh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cdTG ]n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ALt^@|!d  
最后来说说怎么处理break和continue uO4R5F|tL  
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。 Y0g6zHk7  
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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