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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I L*B@E8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y b hFDx  
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, Gyq 6?  
g(@F`W[  
^Hx}.?1  
e9{ii2M  
  class filler 0V:H/qu8>  
  { |'h (S|  
public : L/i'6(="  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z@,pT"rb  
} ; 1}d F,e  
Va8 }JD  
UY3)6}g6  
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: ZC?~RXL(  
t<45[~[  
(Ceruo S  
i!a!qE.1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `NIb? /!f  
QTHY{:Rmu  
t\M6 d6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eC-&.Fl  
 NNt n  
90vWqL!  
w!m4>w  
二. 战前分析 4|?(LHBD)  
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。 1aAOT6h  
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 ~O}r<PQ  
D_l$"35?  
zDvV%+RW)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $MR1 *_\V  
  /* --------------------------------------------- */ pr<u 5  
vector < int *> vp( 10 ); Cj= R\@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <f>77vh0  
/* --------------------------------------------- */ Y2L{oQ.C2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NfoHQU <n  
/* --------------------------------------------- */ MSCH6R"5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Va?]:Q  
  /* --------------------------------------------- */ jwI2T$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q`k;E}x_-  
/* --------------------------------------------- */ &{Z+p(3Gj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DGHSyB^+1  
c}@E@Y`@w  
I'5[8  
T\gs  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fl)nmwO c  
1._1, _2是什么? %e:+@%]  
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。 EID-ROMO  
2._1 = 1是在做什么? F$UL.`X _/  
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。 nvR%Ub x  
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。 WO>,=^zPJ  
gt8dFcm|s  
f#l9rV"@g  
三. 动工 ^&;,n.X5Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p*<Jg l  
/we]i1-9  
-53c0g@X  
lat5n&RP Y  
template < typename T > n.l#(`($4  
class assignment JZ}zXv   
  { Q&I #  
T value; Uh0g !zzp  
public : fq>{5ODO  
assignment( const T & v) : value(v) {} |eRE'Wd0  
template < typename T2 > "}X+vd``  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !60U^\  
} ; ^li3*#eT  
\`y:#N<c  
_n:RA)4*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >,,`7%Rv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qlM<X?  
! VT$U6  
,#XXwm ^I  
huZ5?'/Fg  
  class holder }k.yLcXM  
  { `\@n&y[`7  
public : mx)!]B"  
template < typename T > Ys.GBSlHG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W$X/8K bn  
  { azFJ-0n@"  
  return assignment < T > (t); 0:Bpvl5  
} d%I7OBBx@  
} ; jwjLxt  
[.&JQ  
 3*Q=)}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^zTe9:hz/\  
-\p&18K#  
  static holder _1; or#] ![7N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (1cB Tf  
2c]751  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *04}84?:  
而不用手动写一个函数对象。 I Tl>HlS  
>NPK;Vu  
r?u4[ Oe#  
R1 SFMI   
四. 问题分析 <b'*GBw$  
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。 5$!idfDr|m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A3.I|/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |(l]Xr&O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Syseiw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bp/l~h.7W  
v6G1y[Wl  
五. 问题1:一致性 /&\ V6=jA1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %AJ9fs4/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9{3_2CIL  
N?t*4Y  
struct holder xtCMK1# x  
  { =p5]r:9W  
  // f?ycZ  
  template < typename T > iOIq2&sV  
T &   operator ()( const T & r) const /pkN=OBR  
  { :LB*l5\  
  return (T & )r; CT_tJ  
} N"<.v6Z  
} ; O*/%z r  
+5I5  
这样的话assignment也必须相应改动: }fk3a9j9u  
] 7[#K^  
template < typename Left, typename Right > Ohgu*5!o  
class assignment e}-fGtFx  
  { Py #EjF12  
Left l; e wT K2  
Right r;  z9&j  
public : )2wf D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L<oQKe7Q:  
template < typename T2 > :FU?vh$)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F,)+9/S&  
} ; QKEtV  
wbOYtN Y@  
同时,holder的operator=也需要改动: PX?%}~ v  
'\d ldg#P  
template < typename T > $bKXP(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &c "!Y)%G  
  { x6JV@wA&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qLX<[UL  
} "0nsYE  
5m'AT]5Tn_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CG@Fn\J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @1xVWSF  
_#v"sGmN  
return l(rhs) = r; {[:C_Up)f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ID`C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _:NQF7X#ug  
1yz%ud-l  
template < typename Tp > I+twI&GS  
class constant_t N;YFr  
  { CV^%'HIs?+  
  const Tp t; 4x-,l1NMR  
public : )M"NMUuU"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !^y;|9?O  
template < typename T > "8uNa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A0@,^|]  
  { |S).,B  
  return t; 6 %aaK|0  
} S?`0,F  
} ; Z2g<"M  
{*n<A{$[ m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?mC'ZYQI  
下面就可以修改holder的operator=了 o ~y{9Q  
XRkUv>Yk  
template < typename T > )lt1I\n*k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;CS[Ja>e  
  { 8Uh|V&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mE{QTZS  
} aqqo>O3 s  
Oprfp^L  
同时也要修改assignment的operator() R!/JZ@au<  
C[%&;\3S@  
template < typename T2 > ECM#J28D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t {1 [Ip  
现在代码看起来就很一致了。 WzR)R9x]  
Z@x&  
六. 问题2:链式操作 Hci>q`p#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1;kMbl]  
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。 n7~3~i` D;  
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。 ; xw9#.d#D  
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。 ns5Dydo{T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HH6H4K3Zj  
;c]O*\/  
template < typename T > $$0 < &  
struct result_1 1TA!9cz0Z  
  { &@{`{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iNi1+sm  
} ; 2P`./1L  
ZBY}Mz$  
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: [cEGkz  
8/)q$zs  
template < typename T > (JdheCq!x  
struct   ref $1d{R;b[  
  { FdnLxw  
typedef T & reference; !.V_?aYi8  
} ; * Uy>F[%@  
template < typename T >  )$f?v22  
struct   ref < T &>  Br s}  
  { v_%6Ly  
typedef T & reference; {U3jJ#K  
} ; 3"0QW4A  
X1o R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4mp)v*z  
mM/#(Ghl  
template < typename T > avG#0AY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B[8 RBTsA  
  { bL0]Yuh  
  return l(t) = r(t); $X.F=Kv  
} N`N=}&v ]  
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。 MU] F'6V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $?:IRgAr  
d72 yu3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :&z!o"K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t W   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6OC4?#96%'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5"U5^6:T  
最后的布局是: hTby:$aCg  
                Add (?XIhpd  
              /   \ .':17 $c`H  
            Divide   5 d@JavcR  
            /   \ a>8] +@  
          _1     3 &l{ctP%q  
似乎一切都解决了?不。 +YCWoX 2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~KGE(o4p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 t*BCpC }  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <daH0l0  
ZZ!6O/M  
template < typename Right > q(s0dkrj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?_S);  
Right & rt) const mpDxJk!   
  { yl' IL#n]r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -2U|G  
} V+0pvgS[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }L{GwiDMDl  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v) K|{x  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 cqZ lpm$c  
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。  UiK)m:NU  
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。 (]fbCH:  
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? ~ U8#yo  
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: ?5pZp~  
Pa|*Jcr  
template < class Action > M M @&QaK  
class picker : public Action 5V0#_!QAN  
  { JGzEm>_ m  
public : 11fV|b%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @v /Ae_q!  
  // all the operator overloaded R >[G6LOG  
} ; *a(GG  
daQJ{Cd,w  
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。 {t'SA]|g  
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: 6k37RpgH  
%|2x7@&s  
template < typename Right > 6TQ[2%X'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v&66F`  
  { kk CoOTe&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d.U"lP/)D  
} eM7 F8j  
56Lt "Z F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N_0B[!B]  
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。 >dDcm  
O`>u70  
template < typename T >   struct picker_maker v+d`J55  
  { AY9#{c>X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R++w>5 5A  
} ; $D*Yhv!/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &_]bzTok  
  { j#VR>0oC]\  
typedef picker < T > result; P$/Y9o  
} ; urD{'FQf  
sg<c1  
下面总的结构就有了: Hv =7+O$  
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。 |5BvVqn  
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。 Oj7).U0;#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c#fSt}J>C  
至此链式操作完美实现。 D<^K7tJui  
xUB{{8B:L  
RE;)#t?K  
七. 问题3 5lE9UoG[Q  
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。 qi1#s,  
V67<Ky>  
template < typename T1, typename T2 > &:=[\Ws R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <ZoMKUuB  
  { C^ ~[b o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S <++eu  
} jXyK[q&O&  
 pm*i!3g'  
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: C7MCMM|S  
4+N9Ylh  
template < typename T1, typename T2 > "Qe2U(Un  
struct result_2 tHH @[E+h  
  { 1KI5tf>>p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o{MmW~/o&  
} ; )KN]"<jB  
u< 5{H='6  
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? IOH6h=  
这个差事就留给了holder自己。 $4>x4*  
    2TX.%%Ze  
8wzQr2:  
template < int Order > t[bZg9;  
class holder; (0 S;eM&  
template <> g;</|Z  
class holder < 1 > 9Ui|8e~=  
  { wB%;O`Oh  
public : (!diPwcv  
template < typename T > 8G_KbS  
  struct result_1 udX!R^8jE  
  { 5[rA>g~  
  typedef T & result; BGL-lJrG  
} ; /cZ-+cu  
template < typename T1, typename T2 > Ug^vVc)  
  struct result_2 K55]W2I9  
  { K]Z];C#)  
  typedef T1 & result; Ku]<$uo  
} ; JO|xX<#:  
template < typename T > -ob1_0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b:6e2|xf?  
  { ,V # r  
  return (T & )r; 9rM6kLD  
} 6vebGf  
template < typename T1, typename T2 > n~v*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #w]@yL]|is  
  { [|oOP$u  
  return (T1 & )r1; , Y cF~  
} 6^hCW`jG  
} ; `:;fc  
LE4P$%>H  
template <> ynG@/S6)K  
class holder < 2 > >`Zw0S  
  { OW1\@CC-69  
public : B-EDVMu  
template < typename T > g7<u eF  
  struct result_1 =F90SyzTy  
  { `ouCQ]tKz  
  typedef T & result; Tyt1a>! qA  
} ; $Rv (v%  
template < typename T1, typename T2 > aj@<4A=;  
  struct result_2 J={IGA  
  {  e6hfgVN  
  typedef T2 & result; }|(v0]  
} ; ?UV!^w@L:0  
template < typename T > nM6/c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *S{fyYyM  
  { -4nSiI  
  return (T & )r; 0N4+6k|  
} |;(0]  
template < typename T1, typename T2 > !Di*y$`}b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ":,J<|Oy  
  { c:sk1I,d~^  
  return (T2 & )r2; ! )PV-[2  
} 2g:V_%  
} ; qQx5n  
m #}%l3$  
oBZzMTPe  
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> >。 Ob>M]udn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S 0L"5B@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \?rBtD(  
!Xf7RT  
return l(i, j) = r(i, j); JN:EcVuy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T9=55tpG9  
fPu,@ L  
  return ( int & )i; OVgx2_F  
  return ( int & )j; 7z^\}&  
最后执行i = j; B gB]M3Il  
可见,参数被正确的选择了。 ; E]^7T  
/$,~|X;&  
sJ q^>"|J  
AEr8^6  
`' "125T  
八. 中期总结 Dhy@!EOS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S@PAtB5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eggdj+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X9oxni#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ppu WcGo  
kz+OUA@~  
FqT2+VO~  
H^N 5yOj/  
s#*T(pY  
+{F2hEYP  
九. 简化 C/L+gU&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ="*:H)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nNJMQb'K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }g\1JSJ%H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bw;LGEHi|  
  +-*/&|^等 c Oi:bC@  
2. 返回引用。 <5wk~|@t  
  =,各种复合赋值等 ':jsCeSB  
3. 返回固定类型。 |JD"iP:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Y#F"+m.]  
4. 原样返回。 2y0J~P!I  
  operator, (+^z9p7/!  
5. 返回解引用的类型。 CCQ38P@rv  
  operator*(单目) 6bXR?0$*M.  
6. 返回地址。 wxx3']:  
  operator&(单目) @ppT;9<d  
7. 下表访问返回类型。 Xbp~cn  
  operator[] Bl"BmUn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :g`j gn 0  
  operator<<和operator>> QxaW x  
v.Y?<=E+<d  
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。 --}5%6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1'G&PX   
(-:lO{@FsC  
template < typename Left > x]=s/+Y  
struct value_return +%%Ef]  
  { P wY~L3,  
template < typename T > #S*`7MvM  
  struct result_1 ~5Cid)Q}@o  
  { e2 X\ll  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =5v=<, ]  
} ; ZHWxU  
v, VCbmc  
template < typename T1, typename T2 > k+D"LA%J  
  struct result_2 "nzQ$E>?$  
  { aA|<W g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &O:IRR7p  
} ; +p Y*BP+~i  
} ; (1pR=  
Pd"=&Az|  
%\|9_=9Wn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sz_{#-  
1_of;=9V  
下面我们来剥离functor中的operator() -*<4 hFb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fK %${   
`;7eu=  
return l(t) op r(t) 6` 8H k;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +'ZJ]  
return op l(t) =,])xzG%  
return op l(t1, t2) x/B1\U I  
return l(t) op j+9;Cp]NV  
return l(t1, t2) op hp$/O4fD  
return l(t)[r(t)] 1LK`    
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hn -!W;j  
,Hzz:ce  
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: )9]DJ!]&Q"  
单目: return f(l(t), r(t));  l:i&l?>_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ieL7jN,'m  
双目: return f(l(t)); O?=YY@j  
return f(l(t1, t2)); nc2=S^Fqu  
下面就是f的实现,以operator/为例 5{"v/nXV  
]VkM)< +  
struct meta_divide cS2PrsUx  
  { [qL{w&R  
template < typename T1, typename T2 > 0ap_tCY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d$H   
  { 2A95vC'u>|  
  return t1 / t2; s;ivoGe}  
} @fc-[pv  
} ; 9zL(PkC%\  
#lY_XV.  
这个工作可以让宏来做: F<+!28&h  
@PZ{(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ym8 V)  
template < typename T1, typename T2 > \ BI|TM2oa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TFAd  
以后可以直接用 j6:jN-z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f|'0FI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 E~y( @72)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {44#<A<  
rHa*WA;TE  
E Xxv  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'nT#c[x[0  
Xmm) z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XkhGU?={  
class unary_op : public Rettype xep8CimP'  
  { sW,JnR  
    Left l; FTQNS8  
public : ,x=S)t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @Cml^v@`L  
X5tx(}j  
template < typename T > ~+)>D7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 oo/KndU  
      {  &<LBz|  
      return FuncType::execute(l(t)); @GWJq 3e  
    } R uGG3"|  
agkGUK/  
    template < typename T1, typename T2 > )`BKEa f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TjE'X2/  
      { ntntB{t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0T7t.  
    } b+CJRB1  
} ; pft-.1py  
ifcp!l+8  
PbnAY{J  
同样还可以申明一个binary_op `=$p!H8  
@h9QfJ_f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v`@NwH<r  
class binary_op : public Rettype E)`:sSd9  
  { 7^7Jh&b)/  
    Left l; `W:z#uNG]  
Right r; v5\5:b {/  
public : dmWCNeja.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L54]l^ls>  
nb.|^O?  
template < typename T > ?>Ngsp>-P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jU-aa+  
      { IZLBv2m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HbRvU}C1  
    } c'>_JlG~  
? G`6}NP  
    template < typename T1, typename T2 > @^R l{p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?rjB9AC_;t  
      { s"XwO8yhM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); osl\j]U8  
    } wB bCGU  
} ; UiVGOQq  
Qvty;2$o@  
zW\s{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~yt7L,OQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j9rxu$N+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :..WL;gC  
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。 i),bAU!+m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }i{qRx"4  
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。。。 qX*xQA|ak,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =P%&]5ts  
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) BA2J dU  
下面是修改过的unary_op ?;_*8Doq-a  
|dz"uIrT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v<t?t<|J  
class unary_op l2kGFgc  
  { E#\Oe_eq~N  
Left l; 51`&%V{daL  
  $_iE^zZaU^  
public : `/Rqt+C  
-r_,#LR!l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} op\$(7<d-  
MI'"Xzp{s  
template < typename T > yx|{:Li!  
  struct result_1 }lDX3h  
  { S2e3d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P6O\\,B1A  
} ; 33EF/k3vW  
YrJUs]A  
template < typename T1, typename T2 > - om9 Z0e  
  struct result_2 K2yu}F^}  
  { ^Fh*9[Zf$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; swxX3GR  
} ; i6KB\W2  
lOp. c U  
template < typename T1, typename T2 > M2-`p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tj'~RQvO  
  { rVqQo` K\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ku%tM7ad  
} 3i7EF.  
vX\9#Hj  
template < typename T > mf3,V|>[\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 4+  
  { 9xO@_pkX  
  return OpClass::execute(lt(t)); aZ4?! JW.  
} ^hiY6N &  
2t9UJu4  
} ; ,puoq {  
%+=;4tHJ  
60vmjmXl  
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 ?W{+[OXs  
好啦,现在才真正完美了。 Lo%vG{yTr  
现在在picker里面就可以这么添加了: X'jyR:ut#  
Q $}#&  
template < typename Right > `z\hQ%1!F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7%i'F=LzT  
  { dazNwn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wKLYyetM!  
} <7VLUk}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 pE&G]ZC  
=S`h/fru  
]JjS$VMauX  
K2zln_W  
SK\@w9#&$  
十. bind 1H-Y3G>jN  
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。 Qc3d<{7\~  
先来分析一下一段例子 P|<V0 Vs.  
P}}G9^  
0[l}@K?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y7.+ Ma#|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'vd&r@N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P+o"]/7U  
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。 %xlpOR4  
我们来写个简单的。 Pp-N2t86#2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &SE}5ddC7  
对于函数对象类的版本: ]ub"OsXC  
n?fy@R  
template < typename Func > 1 %P-X!  
struct functor_trait 7H Dc]&z  
  { wHj 1+W  
typedef typename Func::result_type result_type; R.rc h2  
} ; !FL"L 9   
对于无参数函数的版本: Y1-dpML  
T/3LJGnY  
template < typename Ret > =7<JD}G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m[}k]PB>  
  { [=>=5'-  
typedef Ret result_type;  `Eh>E,  
} ; CM_hN>%w[  
对于单参数函数的版本: uvbVb"\"Yk  
ipwlP|UjQ5  
template < typename Ret, typename V1 > ?:\/-y)Sp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7 ~~ug  
  { =~+ WJN  
typedef Ret result_type; lnyb4d/  
} ; sG`x |%t  
对于双参数函数的版本: ( V4Ppg  
-{\(s=%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I_r@Y:5{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N(7 XILC  
  { ..} P$  
typedef Ret result_type; ^X96yj'?  
} ; VmqJMU>.  
等等。。。 Kv| x -_7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZA(u"T~  
.$&^yp  
template < typename Func > JY"jj}H]|  
struct func_return %y RGN  
  { ,&_H  
template < typename T > 3+6Ed;P  
  struct result_1 3YvKHn|V"  
  { \V>5)R n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R(wUu#n$  
} ; NI s7v  
t8*Jdd^3Z/  
template < typename T1, typename T2 > _9h$8(wjn  
  struct result_2 Tvx1+0Z%z  
  { T?7u [D[[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [~9UsHfH  
} ; &*v\t\]  
} ; <O1R*CaP  
l!tR<$|  
T`x|=}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y}ogwg&  
 pQiC#4b  
template < typename Func, typename aPicker > @"7S$@cO  
class binder_1 <A,V/']  
  { hP"2X"kz&  
Func fn; ~XOmxz0  
aPicker pk; G=:/v  
public :  QHNyH  
L2XhrLK.|  
template < typename T > 0>{ ]*  
  struct result_1 *z~,|DQ(A  
  { *{ rorir  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X FS~  
} ; /*#o1W?wQZ  
w/6X9d  
template < typename T1, typename T2 > &e^;;<*w  
  struct result_2 tkj-.~@g0'  
  { Tdi^P}i_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'I$FOH   
} ;  @lN\.O  
r9ulTv}X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -#ZLu.  
hY&Yp^"}]^  
template < typename T > EZ<:>V-_D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;E.]:Ia~  
  { 99=~vNn  
  return fn(pk(t)); cUR :a @  
} ;I4vPh5Q  
template < typename T1, typename T2 > ve d]X!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'gf[Wjb,%  
  { kSz+UMC-7:  
  return fn(pk(t1, t2)); !y d B,S  
} v5M4Rs&t  
} ; D kWp  
" aG6u^%  
SoU(fI[6  
一目了然不是么? QD@O!}; T  
最后实现bind aGbG@c8PRi  
V}s/knd  
H^-Y]{7  
template < typename Func, typename aPicker > D>5)',D8xi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `H! (hMMV  
  { E+/Nicn=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T1d@=&0"  
} ({E,}x  
@ [;'b$T$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3'uXU<W!  
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。 pq) =  
E*YmHJ:k  
十一. phoenix .b";7}9{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IH`Q=Pj  
HgY@M  
for_each(v.begin(), v.end(), :TTq   
( 5sJ>+Rg  
do_ 2_w pj;E  
[ C98F?uo%Q  
  cout << _1 <<   " , " 4FaO+Eo,8  
] }eLApFHEDg  
.while_( -- _1), NMkP#s7.y  
cout << var( " \n " ) 6(QfD](2}  
) ~<_#%R!  
); 6,=Z4>  
Dl/ C?Fll  
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: pb97S^K[  
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 *y4g\#o.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;T^s&/>E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ar>B_*dr  
T:Cq}4k<  
8]#FvgX  
template < typename Cond, typename Actor > @K]`!=vUk  
class do_while 4XAB_Q  
  { eX"%b(;s  
Cond cd; 4pL'c@'  
Actor act; f 6I)c$]Q  
public : j& 7>ph  
template < typename T > M5 VW1Ns  
  struct result_1 YIk@{V  
  { RJ?)O#}  
  typedef int result_type; N_g=,E=U%  
} ; mPA)G,^  
CNRSc 4Le  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bVcJ/+Yx|  
RZxh"lIo  
template < typename T > bg|$1ue  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kii@Z5R_?  
  { QP(d77 n  
  do |r+ x/,2-  
    { le^Fik   
  act(t); o135Xh$_>'  
  } B}04E^  
  while (cd(t));  !y@\w  
  return   0 ; jIaaNO)  
} 1V`-D8-?  
} ; !Mw/j`*  
EC\@$Fg  
-Jd7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PZ/ tkw  
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。 1R_@C.I  
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。 t5 >ma:^j  
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。 Jm , :6T  
下面就是产生这个functor的类: Y1lUO[F j  
$/^Y(0  
Vw ;iE=L  
template < typename Actor > [ DpOI  
class do_while_actor !43nL[]  
  { y a$yRsd`  
Actor act; n$ByTmKxv  
public : MNU7OX<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #>_t[9;  
=0&XdxX  
template < typename Cond > #U0| j?!D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iOm&(2/  
} ; CXn?~m&K  
;PVE= z+y  
At>e4t2@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tY#&_%W  
最后,是那个do_ H5]q*D2  
&2:WezDF  
PU ea`rE?R  
class do_while_invoker <Y /3U  
  { 0R unex[  
public : j*2/[Eq  
template < typename Actor > *} *HXE5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v+E J $  
  { E5gt_,j>  
  return do_while_actor < Actor > (act); V B ^1wm  
} L?N: 4/0;!  
} do_; e]1) _;b*  
tZ) ,Z<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _0[s]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1_&W1o  
最后来说说怎么处理break和continue GwgY{-|`  
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。 6I~M8Lo ;  
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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