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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda koi^l`B$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x ]ot 2  
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, &b& ,  
E8&TO~"a]e  
, ++ `=o  
>b4eL59  
  class filler !jR=pIfq  
  { +^T@sa`[I  
public : S ByW[JE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @U}1EC{A  
} ; H} g{Cr"Ex  
|LKXOU c  
jWfa;&Ra  
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: u\JNr}bL  
3sZ\0P}   
,s;Uf F  
5l*&>C[(i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =_u4=4  
3=ymm^  
SasJic2M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *-p}z@8  
8)I^ t81  
(dSL7nel;L  
(Ep\Z 6*  
二. 战前分析 !%0 * z  
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。 Ma"]PoP  
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 #Mw8^FST  
 ; 4~hB  
W5MTD]J   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q]>.b%s[  
  /* --------------------------------------------- */ 1&Zj  
vector < int *> vp( 10 ); VW4r{&rS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B^9j@3Ux  
/* --------------------------------------------- */ czd~8WgOa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Th%Sjgsn  
/* --------------------------------------------- */ -3Vx76Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d6 5L!4  
  /* --------------------------------------------- */ '!$Rw"K.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^y%T~dLkp'  
/* --------------------------------------------- */ V "h +L7T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @;RXLq/8  
u.Dz~$T  
CeC6hGR5  
~/P[J  
看了之后,我们可以思考一些问题: vRO _Q?  
1._1, _2是什么? wAW5 Z0D  
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。 @<&m|qtMsz  
2._1 = 1是在做什么? d/DB nZN  
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。 D d</`iUq  
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。 9q[oa5INd  
uW36;3[f#1  
w+CA1q<  
三. 动工 n7-6- #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :6\qpex  
]?[fsdAQW  
e^D]EA ]%  
LSr]S79N1  
template < typename T > ~R92cH>L  
class assignment ,\%c^,HLJ  
  { )I.$=s  
T value; [HZv8HU|  
public : 6,{$J  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q$Q([Au  
template < typename T2 > ,DkNLE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6~w@PRy  
} ; N//K Ph  
#O dJ"1A|  
*bA.zmzM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "1 M[5\Ax  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V 6reqEh  
R/z=p_6p7`  
NHZz _a=  
9mTJ|sN:e  
  class holder JnM["Q=`  
  { 7O-x<P;  
public : _zi|  
template < typename T > WEi2=3dV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SNI)9k(T{  
  { Hja3a{LH  
  return assignment < T > (t); nc|p)  
} 5"O.,H}  
} ; }S<2A7)el  
kL"2=7m;  
YteO 6A;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4@# `t5H  
HCC#j9UN6  
  static holder _1; @r/n F5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oEZdd#*;  
%M|hA#04vZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ckE-",G  
而不用手动写一个函数对象。 _>X+ZlpU:  
0^K">  
rCdu0 gYT  
b2&0Hx  
四. 问题分析 vnZC,J `  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U|Ta4W`k\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZX./P0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `&ckZiq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .5ha}=z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .jWC$SVR  
zue~ce73J  
五. 问题1:一致性 ^sLdAC  
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?| Cd}<a?m,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6gu!bu`~  
CdjI`  
struct holder lchPpm9  
  { m`^q <sj  
  // Vb]=B~^`  
  template < typename T > mSl.mi(JiZ  
T &   operator ()( const T & r) const ;,:`1UI  
  { UhQj Qaa~  
  return (T & )r; UJ')I`zuI  
} A@{PZ   
} ; PP33i@G  
@YTaSz$L  
这样的话assignment也必须相应改动: 9 X`Sm}i  
a'yK~;+_9  
template < typename Left, typename Right > SbrecZ  
class assignment )W _v:?A9  
  { x\G'kEd  
Left l; o9yJf#-En  
Right r; _H7x9 y=  
public : DAr1C+Dy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '$]97b7G  
template < typename T2 > >$/>#e~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mLLDE;7|}  
} ; y(yHt= r  
`Cynj+PCe  
同时,holder的operator=也需要改动: $1L> )S  
9w"4K.  
template < typename T > 1JG'%8}#8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L2i_X@/  
  { O ^duZ*b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e)? .r9pA;  
} =|y9UlsD  
,Ae6/D$h/  
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。 ytJ/g/,A0i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j@3Q;F0ba  
r1{@Ucw2  
return l(rhs) = r; 9W1YW9rL  
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。 DgQp HF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +.b,AqJ/  
.2Elr(&*h  
template < typename Tp > b&N'C9/8  
class constant_t 9x9T<cx  
  { 2E)-M9ds  
  const Tp t; 9ZsVy  
public : w4{<n /"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M; tqp8  
template < typename T > :vQrOn18p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :zke %Yx  
  { \aUC(K~o\;  
  return t; 0{p#j~ZhC  
} ` *N[jm"  
} ; A>;bHf@  
:g=qz~2Xk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 umH40rX+  
下面就可以修改holder的operator=了 .glA gt  
;) z:fToh  
template < typename T > bSi%2Onj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VSI9U3t3w  
  { BLf>_b Uk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h# o6K#  
} ;~ $'2f~U  
tOd&!HYL  
同时也要修改assignment的operator() m6\E$;`  
+RMSA^  
template < typename T2 > +YKi,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;LPfXpR  
现在代码看起来就很一致了。 G3vxjD<DMW  
&P}_bx  
六. 问题2:链式操作 G+"t/?/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 li'YDtMKCY  
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。 )9'K($  
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。 7<#U(,YEA  
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。 ;oKZ!ND  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6"5A%{ J  
6"O+w=5B  
template < typename T > qHplJ "  
struct result_1 r|fL&dtr  
  { Ls$D$/:q?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _~J {wM  
} ; D4lG[qb  
0oZ= yh  
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: O1U=X:Zl  
oAJM]%g{  
template < typename T > ):68%,  
struct   ref M2>Vj/  
  { M l{Z  
typedef T & reference; ,,&* :<Q  
} ; kYqU9cB~  
template < typename T > 6azGhxh  
struct   ref < T &> 2Aazy'/  
  { 7cT~oV !G_  
typedef T & reference; p{ Yv3dNl  
} ; r?lf($ D*  
 gmO!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9`A;U|~E@  
*yt=_Q  
template < typename T > 0KcyLAJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,c$_t+  
  { j_!F*yul  
  return l(t) = r(t); 7{)G_?Q&  
} 9Zt`u,;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5j<mbt}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~Ei$nV  
,]ma+(|  
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 UXc-k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hz;G$cuEE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h-#6av :  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nwB_8mN|  
最后的布局是: QT< }] 0  
                Add 1R{!]uh  
              /   \ LqoB 10Kc\  
            Divide   5 +,T RfP Fb  
            /   \ 85|OGtt  
          _1     3 U0 Yll4E  
似乎一切都解决了?不。 j9x<Y]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 h5{'Q$Erl  
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。 1MP~dRZ$  
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: xd q?/^E  
L%*!`TN  
template < typename Right > hYT0l$Ng  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W#4 7h7M  
Right & rt) const @;zl  
  { SIF/-{i(X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [fya)}  
} @Q ]=\N:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yYIf5S`V]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zUkgG61  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dUeN*Nq&(,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )BZ.Sv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 KQaxvU)L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @w#-aGJO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: q1$N>;&  
p*R;hU  
template < class Action > }{K) 4M  
class picker : public Action Fh?gNSWq6  
  { ??-[eB.  
public : W+aP}rZm:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 67JA=,EE  
  // all the operator overloaded (^8Y|:Tz  
} ; ~drS} V  
zH?!  
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。 u<7/0;D#+  
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: }l(&}#dY  
Gv!2f  
template < typename Right > DbBcQ%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~9a<0Mc?  
  { j\[dx^\=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )0.kv2o.  
} }>pknc?  
Sxt"B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7{e  4c  
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。 fIx+IL s  
4x=v?g&  
template < typename T >   struct picker_maker %B2'~|g  
  { $-OA'QwB]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |B?m,U$A!  
} ; APn|\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m)ky*"(  
  { :[p}  
typedef picker < T > result; 59LZv-l  
} ; )al]*[lY  
VZp5)-!\  
下面总的结构就有了: !_]Y~[  
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。 ''A_[J `>  
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。 2@n{yYwy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [`#CXq'  
至此链式操作完美实现。 @ wGPqg  
SB;&GHq"n  
e/KDw  
七. 问题3 !fV+z%:  
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。 Avge eJi  
j"t(0 m  
template < typename T1, typename T2 > IA fc T!{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1*P~!2h  
  { .wEd"A&j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *<$*"p  
} SXSgld2uS  
I13y6= d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: a=|K%ii+Y  
zq 3\}9  
template < typename T1, typename T2 > }kw#7m54  
struct result_2 @+&LYy72  
  { DzAg"6=CS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yJ[0WY8<kC  
} ; QGMV}y  
JinUV6cr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 70 yFaW  
这个差事就留给了holder自己。 v^sv<4*%  
    !4ocZmj\  
wm+};L&_  
template < int Order > q\9JgD)  
class holder; F#3Q_G^/  
template <> j"8ZM{aO  
class holder < 1 > SpIv#?  
  { [$ubNk;!z  
public : lB8-Z ow  
template < typename T > :tc@2/>!O  
  struct result_1 I {SjlN}d  
  { Eh)fnqs_d}  
  typedef T & result; o@_q]/Mh  
} ; \ ,'m</o~,  
template < typename T1, typename T2 > Oz75V|D  
  struct result_2 0G(/Wb"/  
  { U"~>jZKk  
  typedef T1 & result; D5gFXEeh  
} ; s-NX o  
template < typename T > mtpeRVcF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .97])E[U  
  { <jBF[v9*m(  
  return (T & )r; +i6GHBn~J  
} xBj 9y u  
template < typename T1, typename T2 > 1>.Ev,X+e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \:P>le'1  
  { DcS+_>a\{l  
  return (T1 & )r1; lwR<(u31e  
} ]]HNd7Vh  
} ; 5p,RI&nlN  
"6("9"  
template <> `{gHA+B  
class holder < 2 > nd`1m[7MNu  
  { FBG4pb9=~  
public : K$z2YJ%  
template < typename T > DVO.FTV^`  
  struct result_1 j\ZXG=j  
  { b3P+H r  
  typedef T & result; tb 5`cube  
} ; k x8G  
template < typename T1, typename T2 > `](e:be}  
  struct result_2 NYhB'C2  
  { 3h]g}&k  
  typedef T2 & result; mupT<_Y  
} ; ~EW(Gs!=C  
template < typename T > t"sBPLU\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a6 ekG YW  
  { .S EdY:  
  return (T & )r; V_)-#=J  
} ),_@WW;k  
template < typename T1, typename T2 > o]odxr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \a<wKTkn  
  { a1+oj7  
  return (T2 & )r2; 1l9 G[o *  
} Oz.HH  
} ; EX*HiZU>  
4a&RYx  
2bz2KB5>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 //B&k`u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -$\y_?}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J @`1TU  
mb 1FWy=3  
return l(i, j) = r(i, j); )Dm s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @ 8(q$  
,.S~ Y  
  return ( int & )i; 9p85Pv [M=  
  return ( int & )j; )w em|:H  
最后执行i = j; rD tY[  
可见,参数被正确的选择了。 K&u_R  
1pVS&0W  
.C%<P"=J4h  
D#aDv0b  
O}gV`q;  
八. 中期总结 ~ZaY!(R<  
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: eNh39er  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EZgwF =lO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \eTwXe]Pv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G+9,,`2  
0mp/Le5  
_!#@@O0p/h  
=<C: d  
Y+pHd\$-4  
TT%M' 5&  
九. 简化 5{TsiZh4  
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。 3l]lwV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q)#B0NA;T  
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: SZ7:u895E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ME$[=?7XX  
  +-*/&|^等 Xc ++b|k  
2. 返回引用。 +:2klJ  
  =,各种复合赋值等  l03B=$  
3. 返回固定类型。 2F[ q).  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S E<FL/x1#  
4. 原样返回。 ]Ee?6]bN  
  operator,  y`iBFC;_  
5. 返回解引用的类型。 TJd)K$O>  
  operator*(单目) 4IK( 7  
6. 返回地址。 lM`2sy  
  operator&(单目) 2g `o  
7. 下表访问返回类型。 ]2A^1Del  
  operator[] ;7*[Bcj.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =}^9 wP  
  operator<<和operator>> .N;=\C*  
@ )F)S 7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eSn+B;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Vsr.=Nd=  
1NFsb-<u  
template < typename Left > bG"~"ipn%  
struct value_return +.8 \p5  
  { rw[ph[\X  
template < typename T > d7^}tM  
  struct result_1 yZ7&b&2nLn  
  { (y'hyJo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zC:ASt  
} ; b)#hSjWO#  
-:^U_FL8un  
template < typename T1, typename T2 > NSMyliM1Y  
  struct result_2 BU)U/A8iS  
  { wVXS%4|v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &<g|gsG`  
} ; f^ZRT@`O  
} ; Rr$-tYy6  
O^PKn_OJ  
?5__oT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3d8L6GJ  
[Y/} ^  
下面我们来剥离functor中的operator() OF>mF~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2>9C-VL2  
hF?1y`20  
return l(t) op r(t) 1#g2A0U,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J( TkXNm  
return op l(t) *-WpZGh  
return op l(t1, t2) OdbEq?3S/?  
return l(t) op g9pZ\$J&  
return l(t1, t2) op h f)?1z4  
return l(t)[r(t)] 3Aip}<1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mexk~z A^  
;a!S!% .h  
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: P{`C^W$J^  
单目: return f(l(t), r(t)); M7\szv\Zc=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fm%t^)E  
双目: return f(l(t)); A|[?#S((]  
return f(l(t1, t2)); @u+]aI!`-  
下面就是f的实现,以operator/为例 `RT>}_j  
iXkF1r]i  
struct meta_divide qbr$>xH  
  { ^6x%*/l|  
template < typename T1, typename T2 > Hvauyx5T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^0 )g/`H^>  
  { G't$Qx,IC  
  return t1 / t2; f)rq%N &  
} o|^3J{3G  
} ; S72+d%$  
YaqR[F  
这个工作可以让宏来做: k}CVQ@nd  
@IKYh{j4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "^[ 'y7i  
template < typename T1, typename T2 > \ bP#:Oi0v`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NYUL:Tp  
以后可以直接用 v"$L702d$\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tT8%yG}  
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 ^e5=hH-%  
(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。。。) |i*37r6]=  
u#fM_>ML  
/62!cp/F/D  
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 P5V}#;v  
6wRd<]C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K3&qq[8.e  
class unary_op : public Rettype c):/!Q  
  { ztY}5A2`  
    Left l; VCfl`Aq'l  
public : s) t@ol  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wm@@$  
j_[tu!~  
template < typename T > +E+p"7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rKc9b<Ir  
      { s^TZXCyF o  
      return FuncType::execute(l(t)); FGJ1dBLr  
    } 'BxX0  
AN m d!  
    template < typename T1, typename T2 > >uB?rGcM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CW K7wZM  
      { uZYF(Yu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }tu C}  
    } B@))8.h]  
} ; t+ TdLDJR  
I{&[[7H  
59L\|OR  
同样还可以申明一个binary_op v~C Czg  
:4w ?#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U>SShpmZA  
class binary_op : public Rettype Vt~{Gu-Y  
  { Pm?KI<TH~  
    Left l; (E 3b\lST  
Right r; `[yKFa I  
public : #z%fx   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kH1~k,|\&K  
'oVx#w^mf  
template < typename T > ">nxHU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const On?v|10r'  
      { l&zilVVm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  > |=ts  
    } H41?/U,{  
6_;icpN]  
    template < typename T1, typename T2 > MchA{p&Ol  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h" W,WxL8  
      { A{zN | S[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (mB&m@-N  
    } 2pCaX\t  
} ; %2{ye  
Q{>k1$fkV  
T763:v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?j.,Nw4FC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R\f+SvE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3,w_ ".m`#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H8jpxzXv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e`s ~.ZF  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4J? 0bZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G_JA-@i%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 372rbY  
下面是修改过的unary_op TX/Xt7#R:  
,p a {qne  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'Is kWgc  
class unary_op y^ *~B(T{  
  { %;' s4ly  
Left l; .{^5X)  
  ^\% (,KNo  
public : 8,%^ M9zBP  
2,F .$X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;(%QD 3>  
Ax@$+/Z!  
template < typename T > ~~P5k:  
  struct result_1 kTB 0b*V  
  { C) s5D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0+ '&`Q!u  
} ; 5tk AFb4P  
=qIp2c}Rx  
template < typename T1, typename T2 > B$K=\6o  
  struct result_2 & .j&0WE  
  { ^ytrK Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JbbzV>  
} ; "sCRdx]_  
+\A,&;!SR  
template < typename T1, typename T2 > Qv-_ jZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rlLMT6r.8  
  { C!!M%P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6 "sSoj  
} B9 uoVcW  
WH}y"W  
template < typename T > {P./==^0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^CX6&d  
  { 6 gE7e|+  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vb_4f"  
} ,4$>,@WW~  
0OE:[pR  
} ; x9g#<2w8  
X_h}J=33Q  
cT,sh~-x,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bE..P&"  
好啦,现在才真正完美了。 Fxz"DZY6  
现在在picker里面就可以这么添加了: xp{tw$  
[q -h|m  
template < typename Right > ~!L} yw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4VSU8tK|N]  
  { Sm|6 %3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AkV#J, 3LC  
} eMsd37J  
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。 CTa57R  
q} >%8;nm  
O>,e~#!  
t~XN}gMxw  
yf+)6D -9n  
十. bind oPM96 (  
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。 T5h H  
先来分析一下一段例子 4[e X e$  
zF<R'XP  
@9s$4DS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z9|P'R(l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _DtV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bG#>uE J-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5j(k:a+!H  
我们来写个简单的。 ~>|ziHx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .q>iXE_c  
对于函数对象类的版本: C'x&Py/#  
:o3N;*o>)0  
template < typename Func > l_p2Riv  
struct functor_trait ,J@  
  { S1_RjMbYM  
typedef typename Func::result_type result_type; #6=  
} ; rILYI;'o  
对于无参数函数的版本: 7. oM J  
fHFE){  
template < typename Ret > y6a3t G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O0.*Pmt  
  { (9a^$C*  
typedef Ret result_type; 4Nsp<Kn>  
} ; *EH~_F  
对于单参数函数的版本: 1qA;/-Zr<o  
M= (u]%\  
template < typename Ret, typename V1 > !Uo4,g6r+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $UwCMPs X  
  { ]f_p 8?j"  
typedef Ret result_type; bt?5*ETA  
} ; z{QqY.Gu{G  
对于双参数函数的版本: ~"!fP3"e  
B@ EC5Ap*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z`i(qCAd(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %N._w!N<5n  
  { 6gDN`e,@  
typedef Ret result_type; L4W5EO$  
} ; z$sT !QL~  
等等。。。 9 68Ez  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Pq$n5fZC !  
1% `Rs  
template < typename Func > ? r4>"[  
struct func_return =3P)q"  
  { At;LO9T3z  
template < typename T > h?U O&(  
  struct result_1 "{t$nVJ  
  { P%n>Tg80M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a<e[e>  
} ; SpBy3wd  
~xTt204S  
template < typename T1, typename T2 > -9?]IIVb  
  struct result_2 QT}tvm@PMq  
  { <P<z N~i9j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .%-8 t{dt  
} ; c+ie8Q!  
} ; o8MZiU1Xf  
8Zdn,}Z  
pxi3PY?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #'}*dy/  
:`sUt1Fw.  
template < typename Func, typename aPicker > \;Weizq5  
class binder_1 x+]"  
  { 6A ah9   
Func fn; |.dRily+  
aPicker pk; |w=zOC;v  
public : ['D]>Ot68  
U<XG{<2  
template < typename T > "dlV k~  
  struct result_1 /-s6<e!  
  { |s_GlJV.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EqiY\/S  
} ; #dHa,HUk  
yhJ@(tu.Gd  
template < typename T1, typename T2 > :4|4=mkr  
  struct result_2 !)$Zp\Sg  
  { XWw804ir  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {;oPLr+Z  
} ; Hn:Crl y#  
7+*WH|Z@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  D%Z|  
W+* V)tf  
template < typename T > ?JUeuNs9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |W^IlqTH  
  { ="e+W@C  
  return fn(pk(t)); eS! /(#T  
} khd4ue$  
template < typename T1, typename T2 > >Q*Wi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \)e'`29;  
  { 6LhTBV  
  return fn(pk(t1, t2)); v:#tWEbo-  
} [F7hu7zY8  
} ; 4p wH>1  
73-p*o(pt  
q(w(Sd)#L  
一目了然不是么? v[<T]1=LRC  
最后实现bind O.M 1@w]  
6u%&<")4HP  
4M T 7`sr  
template < typename Func, typename aPicker > |j|rS5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gw` L"  
  { VEH>]-0K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gG uO  
} 05R@7[GWq  
&,/ S`ke=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y`Z\N   
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。 Wn6Sn{8W{  
1;iUWU1@  
十一. phoenix ry]l.@o;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {8etv:y  
xD7]C|8o  
for_each(v.begin(), v.end(), /{2,zW  
( OrW  
do_ u? EN  
[ Y0> @vTUX  
  cout << _1 <<   " , " n"8Yv~v*2j  
] EX"yxZ~  
.while_( -- _1), K NOIZj   
cout << var( " \n " ) n{jGOfc  
) "  1tH  
); >mkFV@`  
jWgX_//!  
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: H/Jbk*Q  
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 +|f@^-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O0:q;<>z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |BYRe1l6l  
ykJ>*z  
C,zohlpC  
template < typename Cond, typename Actor > )B*t :tN  
class do_while kf9X$d6   
  { m[2gdJK  
Cond cd; ig"L\ C"T  
Actor act; ^?|"L>y  
public : l"]V6!-U  
template < typename T > 1Ws9WU  
  struct result_1 H*6W q  
  { R-14=|7a-  
  typedef int result_type; _dU\JD  
} ; Xc.`-J~Il  
{G-kNU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} afk>+4q  
4!$"ayGv;D  
template < typename T > zeRyL3fnmb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m+9#5a-  
  { 0`H# '/  
  do qSQ~D(tO  
    { 1*7@BP5  
  act(t); kcEeFG;DQ  
  }  lRQYpc\  
  while (cd(t)); lxi<F  
  return   0 ; [hs ds\  
} 8k79&|  
} ; :KO2| v\  
Va8&Z  
b Zt3|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n@w%Zl  
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。 9 $X-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -qoH,4w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8Y?;x}  
下面就是产生这个functor的类: X?Au/  
'q.!|G2U  
B<-Wea  
template < typename Actor > (.,G=\!  
class do_while_actor >3bCTE   
  { :EyD+!LJ  
Actor act; E"0>yl)  
public : QW"! (`K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pz^544\~ou  
4P0}+  
template < typename Cond > 11lsf/IP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D{!IW!w  
} ; xC?h2hIt  
@PU [:;  
ite~E5?#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0$njMnB2l  
最后,是那个do_ #;<Y[hR{P  
Js;h%  
hOeRd#AQK  
class do_while_invoker pJ{Y lS{  
  { <vP=zk  
public : ?# fQ~ s  
template < typename Actor > .^g p?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'PHl$f*k  
  { +h$ 9\  
  return do_while_actor < Actor > (act); cnLro  
}  3CJwj  
} do_; KTv$  
-YE^zzh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;Qq\DFe.w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DI%saw  
最后来说说怎么处理break和continue r/1(]#kOX  
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。 [ 3HfQ  
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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