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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dU6LB+A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SWpUVZyd  
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, \BXVWE|  
moR2iyO_  
Ib!rf:  
|`wsKr'  
  class filler 7-I>5 3@  
  { VU9P\|c@<  
public : Cw $^w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \F~Cbj+'Nu  
} ; G4' U;  
cg0 0t+  
Q/)ok$A&  
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: f)Q]{cb6  
rz{'X d  
?(yFwR,(  
w9$8t9$|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (PcK(C!}=\  
493i*j5r)l  
; ,jLtl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~qxXou,J  
Y&+_p$13  
aG_O N0g  
|SKG4_wGe  
二. 战前分析 z\>X[yNpA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J"/z?!)IB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 PMs_K"-K  
j#t8Krd] "  
^G&D4uZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?K {1S  
  /* --------------------------------------------- */ JZ/O0PW  
vector < int *> vp( 10 );  ii y3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BWdc^  
/* --------------------------------------------- */ S.|kg2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AYIz;BmWy  
/* --------------------------------------------- */ <[:7#Yo g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s}9tK(4v  
  /* --------------------------------------------- */ dqA[|bV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~h0BT(p/  
/* --------------------------------------------- */ ++DQS9b{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f~nt!$  
VHr7GAmU  
cuaNAJ  
u# WTh%/  
看了之后,我们可以思考一些问题: 917 0bmr  
1._1, _2是什么? S?\hbM]V-o  
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。 e~.?:7t  
2._1 = 1是在做什么? k_>Fw>Y  
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。 )kKmgtj  
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。 o Xi}@  
Du:p!nO  
,GkW. vEU  
三. 动工 An #Hb=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nVn|$ "r  
ywynx<Wg  
Kt,yn A  
!L. K)9I  
template < typename T > dP7Vs a+  
class assignment F] ?@X  
  { 4UD=Y?zK  
T value; kEhm'  
public : ct4 [b|  
assignment( const T & v) : value(v) {} E? eWv)//  
template < typename T2 > 2 ?- 07g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L3GC[$S  
} ; w&yGYHg  
Ocwp]Mut&  
cPsn]U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '&:1?i)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {XD/8m(hN|  
2FIR]@MQd  
=lC;^&D-0/  
hMeqs+  
  class holder h@;)dLo0z  
  { 'K`Rbhy  
public : ~,*YmB=Z  
template < typename T > (e>Rot0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KBw9(  
  { r<X4ER  
  return assignment < T > (t); MziZN^(  
} 4Kn9*V  
} ; mvq7G  
PB(  
]osx.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]TBtLU3  
Bug}^t{M  
  static holder _1; YYE8/\+B.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hkwa""-  
{!}F :~*r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }\f(qw  
而不用手动写一个函数对象。 G_M:0YI@  
g 6VD_  
?QMclzh*-  
@>G&7r:U  
四. 问题分析 o"#TZB+k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TD{=L*{+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2:iYYRrg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |ck ZyDA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wD6!#t k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |O(-CDQe  
8wX+ZL: 9  
五. 问题1:一致性 yS)- &t!;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w}j6 .r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kOAY@a  
UXwB$@8  
struct holder Du^x=;  
  { s[3![ "^Y  
  // 4e+BqCriC*  
  template < typename T > *5y W  
T &   operator ()( const T & r) const n{64g+  
  { ,2,SG/BB  
  return (T & )r; XLZ j  
} F)/~p&H  
} ; \f/#<|Hm  
', sQ/#S  
这样的话assignment也必须相应改动: xvR?~  
-@SOo"P  
template < typename Left, typename Right > < TR/ `  
class assignment 'h^-t^:<>b  
  { #9$V 08  
Left l; 5#0A`QO   
Right r; 0R@g(  
public : 3w/( /|0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} crd|2bjp+  
template < typename T2 > {_zV5 V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3>Q@r>c  
} ; Km)X_}|  
8cK\myn.  
同时,holder的operator=也需要改动: =w ^TcV  
'Aj(i/CM  
template < typename T > s(AJkO'`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AanH{  
  { ]{!!7Zz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6z#lN>Y-`  
} u0XP(d H  
Z|ZBKcmg  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XogvtK*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .3{[_iTM  
2{t)DUs  
return l(rhs) = r; ;TL(w7vK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0)d?Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uxa=KM1H  
Q[J [=  
template < typename Tp > k42b:W5%  
class constant_t Es'-wr\Hm  
  { e'1 ^+*bU  
  const Tp t;  Y*@|My`  
public : 5v|H<wPp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} })20Zld}a  
template < typename T > &/](HLdF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iV?` i  
  { J`w]}GlH  
  return t; !2}rtDE  
} #)GW}U]X  
} ; jHAWK9fa  
/M3y)K`^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i2$*}Cu  
下面就可以修改holder的operator=了 NW{y% Z  
bh6d./  
template < typename T > >0PUWr$8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8f?rEI\0GD  
  { m@ i2#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GAv)QZyV$  
} S8O)/Sg=  
0iYP  
同时也要修改assignment的operator() u4:\UC'  
b.#^sm//  
template < typename T2 > 8rFaW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J?C k4dQ  
现在代码看起来就很一致了。 `#u l,%  
}0QN[$H!  
六. 问题2:链式操作 k/G7.)C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'pan9PW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XwcMt r*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3brb*gI_b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  bH*@,EE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )ZH c$+fU  
&yE1U#J(  
template < typename T > 16I&7=S,  
struct result_1 %=V"CJ$|  
  { {3hqp*xl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8N% z9b  
} ; 7p^@;@V  
Oe/6.h?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vQUZVq5M  
Iz#yQ`  
template < typename T > %yp5DD}|  
struct   ref  *p=fi  
  { RI-A"cc6A  
typedef T & reference; 7_DG 5nT  
} ; D!oZ?dGCo6  
template < typename T > i;c'P}[K  
struct   ref < T &> )s7bJjT0=X  
  { V1<ow'^i  
typedef T & reference; %`#G92Z_  
} ; tM)Iir*U#  
QU.0Elw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OB~C}'^$  
P/ci/y_1  
template < typename T > D?^540,b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X~lZOVmS  
  { #e/2C  
  return l(t) = r(t); !\^jt%e&  
} 3:l DL2  
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。 9 ~~qAoD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^] 6M["d/p  
ABc)2"i:*  
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 RlrZxmPV>O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vvyj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )u;JwFstX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .d~\Ysve  
最后的布局是: U;g S[8,p  
                Add Sk\n;mL:  
              /   \ 4qt+uNe!  
            Divide   5 -0$:|p?@^  
            /   \ 'w(y J  
          _1     3 ;K_}A4K  
似乎一切都解决了?不。 eIg+PuQD]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f])M04<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 NPm;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9JPEj-3`g  
ocF>LR%P  
template < typename Right > jv =EheD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !EOQhh  
Right & rt) const mQ}Gh_'ps  
  { G}VDEC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o@9+mM"B)  
} g:_hj_1Y M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;1 |x  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~^&R#4J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 II;Te7~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 TnNWO+ kg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 HY;9?KJ'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? o)&"Rf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: gfde#T)S  
?`"n3!>bS  
template < class Action > '.(~  
class picker : public Action H<`\bej,  
  { &vkjmiAS  
public : p&^J=_O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i@5 )` <?  
  // all the operator overloaded ^gOww6$<  
} ; Z~p!C/B  
y<uAp  
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<638`{kk  
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: q$gz_nVq,b  
E ] B7  
template < typename Right > R`#W wx>b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N}b^fTq  
  { B>z?ClH$R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x7dEo%j  
} ?[)yGRzO2  
>;4!O%F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v vq/  
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。 JJ ?I>S N!  
?^u^im  
template < typename T >   struct picker_maker rkDi+D6`q  
  { u7s"0f`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +-BwQ{92[:  
} ; {6*#3m Kk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2q PhLCe Z  
  { |sIr?RL{C  
typedef picker < T > result; c~imE%  
} ; _c2WqQ-05  
`G!M>h@  
下面总的结构就有了: JoZ(_Jh%m  
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。 *fnvZw?  
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。  D!F 2l_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d'"r("w#  
至此链式操作完美实现。 1%~[rnQ  
sw;|'N$:<  
q0&$7GH4  
七. 问题3 G:IP? z]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j1*f]va  
`Ye8 Q5v"]  
template < typename T1, typename T2 > 'T,c.Vj)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qMP1k7uG)  
  { G.\l qYrXU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Kqg!,Sn|  
} 6na^]t~ncm  
TL0[@rr4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?9mkRd}c  
(R*j|HAw`X  
template < typename T1, typename T2 > 5~'IKcW<  
struct result_2 !eI2 r   
  { .cDOl_z<:G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v^N`IJq  
} ; ~"K ,7sw!Y  
O o8qyW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5Bjgr  
这个差事就留给了holder自己。 ;65D  
    " 6CMA 0R  
KxzYfH  
template < int Order > i47j lyH  
class holder; =0 qpVFvU  
template <> lv%9MW0 z  
class holder < 1 > D`yEwpV^  
  { s?rBE.g@}  
public : mr:CuqJ  
template < typename T > W*N$'%  
  struct result_1 IH9.F  
  { By)u-)g9  
  typedef T & result; y<:<$22O  
} ; z>m=h)9d~  
template < typename T1, typename T2 > P7.'kX9  
  struct result_2 ^oM|<";!?D  
  { 9'[ N1Un.=  
  typedef T1 & result; }ns-W3B'  
} ; x=q;O+7]  
template < typename T > ~" i0x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1} %B%*N  
  { T/1gI9 X  
  return (T & )r; rl08 R  
} L| hx arJ  
template < typename T1, typename T2 > BlA[T%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "IQ/LbOqm_  
  { 4_/?:$KO  
  return (T1 & )r1; #V,R >0"  
} K/=|8+IDL  
} ; "Gb1K9A im  
r^Zg-|gr  
template <> Ztr Cv?  
class holder < 2 > %]2, &  
  { fHRMu:q  
public : {)8>jxQN  
template < typename T > d5`3wd]]'v  
  struct result_1 lQ'GX9hN@  
  { '' O7=\  
  typedef T & result; dG7OqA:9  
} ; g%[c<l9  
template < typename T1, typename T2 > #_93f |  
  struct result_2 06q(aI^Ch@  
  { -G7TEq)  
  typedef T2 & result; 2-N 'ya  
} ; 4JGtI*%5lq  
template < typename T > [* ?Awf`   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z;/$niY  
  { "pP^*9FrA  
  return (T & )r; ~ `M\Ir  
} hrGM|_BE  
template < typename T1, typename T2 > ~\LCvcY"X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ).^}AFta  
  { xG&)1sT#-\  
  return (T2 & )r2; eqw0]U\pv  
} a`[uNgDO  
} ; a2'^8;U*_  
VX LT^iX  
d?`ny#,GB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 aE;le{|!({  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: scLn=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fk1ASV<rN  
ojvj}ln  
return l(i, j) = r(i, j); '(bgs   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SCvVt  
N ,8/Y  
  return ( int & )i; =U%Rvm  
  return ( int & )j; - K9c@?  
最后执行i = j; |KSy`lY-j>  
可见,参数被正确的选择了。 1cS}J:0P  
8>,jpAN}r  
(q+)'H%iK  
OxI/%yv-c  
5[0 O'%$  
八. 中期总结 y{dTp  
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: .ZvM^GJb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ![]`` g2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &e 6CJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z9FfU  
35E_W>n  
:8CvRO*<  
1$M@]7e+!+  
wr[,  
\b%kf99  
九. 简化 ^6_e=jIN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UfN&v >8f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KMI_zhyB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0"CG7Vg,zh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^*P%=>zO  
  +-*/&|^等 LaQ-=;(`  
2. 返回引用。 yKYTi3_(  
  =,各种复合赋值等 Hemq +]6^  
3. 返回固定类型。 5R(/Uiv3F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \,u_7y2 c  
4. 原样返回。 sZx/Ee   
  operator, At-U2a#J{  
5. 返回解引用的类型。 ne 4Q#P  
  operator*(单目) 'nXl>  
6. 返回地址。 C(00<~JC  
  operator&(单目) S30?VG9U0f  
7. 下表访问返回类型。 Z .92y  
  operator[] UrqRx?#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +=O5YR!{  
  operator<<和operator>> UK<Nj<-'t  
zIh ['^3.n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T6 '`l?H`;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bbrXgQ`s+w  
c-B cA  
template < typename Left > ^$b Y,CE  
struct value_return WZ.@UN,  
  { zuUW|r  
template < typename T > !o:f$6EA~C  
  struct result_1 ]H`1F1=  
  { 6@rMtQfI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XUz3*rfs  
} ; 8C*c{(4  
3AU;>D^5  
template < typename T1, typename T2 > Kx>qz.wwI?  
  struct result_2 9WyAb3d'  
  { mIK7p6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _f$^%?^  
} ; a!=D[Gz*5  
} ; BO;6 u^[  
;7} VBkH  
r"P|dlV-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KET2Ws[w  
r>o63Q:  
下面我们来剥离functor中的operator() D)L+7N0D~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [ucpd  
'.:z&gSqx0  
return l(t) op r(t) 6}d.5^7lr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o,_? ^'@  
return op l(t) E*]bgD7V  
return op l(t1, t2) a{L d  
return l(t) op Xu%'Z".>:  
return l(t1, t2) op MF5[lK9e  
return l(t)[r(t)] >m$1Xx4#GV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jPUwSIP  
|5lk9<z  
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: be.*#[  
单目: return f(l(t), r(t)); E=nIRG|g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s.$3j$vT 8  
双目: return f(l(t)); sS*3=Yh  
return f(l(t1, t2)); E7rDa1  
下面就是f的实现,以operator/为例 4 o Fel.o  
h&KO<>  
struct meta_divide j0oR) du  
  { _h{C_;a[_  
template < typename T1, typename T2 > sB7# ~p A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Zy`m!]G]80  
  { h2G$@8t}I  
  return t1 / t2; 16 =sij%A  
} Sc;BCl{=|  
} ; =l+yA>t|  
o~`/_ +  
这个工作可以让宏来做: nLXlU*ES  
p{T*k'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  y3@H/U{  
template < typename T1, typename T2 > \ s~^5kgPA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ].-1v5  
以后可以直接用 h`^jyoF"(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dYJ(!V&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y [}.yyye  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Mk"^?%PxT  
H?yK~bGQ  
,Lr. 9I.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "\w 7q  
~%&LTX0s|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9jM}~XvV  
class unary_op : public Rettype H\ F :95  
  { Lt64JH^lz  
    Left l; (A9Fhun  
public : 0X6YdW_2X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +^60T$  
TM%| '^)  
template < typename T > LBYMCY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m*&]!mM"0G  
      { o#3ly-ht  
      return FuncType::execute(l(t)); ]_f_w 9]  
    } |d{PA.@33  
T(id^ w  
    template < typename T1, typename T2 > E(>=rD/+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P3x8UR=fS  
      { gb[5&> (#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "L IF.)  
    } 9ijfRqI=x  
} ; 3l rT3a3vV  
11 Q1AN  
0CnOL!3.I  
同样还可以申明一个binary_op @0Ic3C[rH6  
"g5^_UP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <? q?Mn  
class binary_op : public Rettype *#,7d"6W5  
  { "H'B*vc-  
    Left l; J!dm-L  
Right r; D+lAhEN  
public : .s?L^Z^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #NEE7'&S  
L>jY.d2w=K  
template < typename T > {'7B6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - YEZ]:"  
      { ha]VWt%}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]E5o1eeg  
    } xQ f*  
BtkOnbz8X  
    template < typename T1, typename T2 > Ri<u/ ]oR"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )1?y 8_B  
      { 3Z>Ux3[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cuax;0{%  
    } X8Bd3-B  
} ; Ytn9B}%o  
KI"#f$2&  
Z9v31)q(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [_BP)e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d[iQ` YW5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g|o,uD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qU \w=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q *D;U[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qqjwJ!@P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `+]Qz =}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (p"%O  
下面是修改过的unary_op 4>wP7`/+y  
OIGY`   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ogqj?]2QC  
class unary_op j`{?OYD  
  { 8SMxw~9$  
Left l; {5Q!Y&N.%  
  owVX*&b{  
public : sA+ }TNhq  
/:cd\A}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ju8> :y8  
1KU! tL  
template < typename T > M H|Og84  
  struct result_1 #|uCgdi  
  { )HEa<P^kJl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ki;*u_4{  
} ; xK>*yV  
3(>B Ke  
template < typename T1, typename T2 > )*u8/U  
  struct result_2 `}p0VmD{NE  
  { 7y.kQI?3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /T"+KU*  
} ; `aOFs+<)  
* ` JYC  
template < typename T1, typename T2 > z0 d.J1VW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 34f?6K1c  
  { *I B4[6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bTI|F]^!  
} ?e%ZOI  
lt/1f{v[:  
template < typename T > 1y:-N6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W8G,=d}6  
  { ]}V<*f  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pd8![Z3  
} 8=!D$t\3  
n*h)'8`Ut  
} ; -{("mR&]  
4VHn  \  
&5>Kl}7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jVEGj5F;N  
好啦,现在才真正完美了。 0Fq} N  
现在在picker里面就可以这么添加了: :a!^   
,<.V7(|t)  
template < typename Right > P?%s #I:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +5)nk}  
  { 9[#pIPxNK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |NlO7aQ>2H  
} ~?l | [  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zOJ%}  
1v y*{D  
\<bx [,?  
."g`3tVK  
&w\{TZ{  
十. bind ::`HQ@^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RTYvS5 G  
先来分析一下一段例子 <3n Mx^  
)Om*@;r(  
~-k9%v`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -oGdk|Yn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T9=I$@/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1Yq!~8  
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。 X;$+,&M"  
我们来写个简单的。 _T60;ZI+^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'B |JAi?  
对于函数对象类的版本: F~-(:7j  
u*eV@KK!  
template < typename Func > /l3V3B7  
struct functor_trait GblA9F7  
  { +L$Xv  
typedef typename Func::result_type result_type; 8|gIhpO?^  
} ; [+Iz@0q  
对于无参数函数的版本: Zpt\p7WQ  
*VCXihgo  
template < typename Ret > $t+,Tav  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dm981t>wL  
  { 10Q ]67  
typedef Ret result_type; !aUs>1i  
} ; l]5K N  
对于单参数函数的版本: q])K,)  
}{Pp]*I<A  
template < typename Ret, typename V1 > -OV&Md:~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gb1V~  
  { ijv(9mR  
typedef Ret result_type; xo^b&ktQd  
} ; 2DA]i5  
对于双参数函数的版本: 3Tcms/n  
Da*?x8sSL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J0WxR&%a)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \  #F  
  { +Ze} B*0  
typedef Ret result_type; )D O?VRI  
} ; \doUTr R  
等等。。。 G[PtkPSJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #\{l"-  
38B2|x  
template < typename Func > 4> K42m  
struct func_return =jN.1}  
  { b=C*W,Q_#  
template < typename T > As&Sq-NWf  
  struct result_1 ZvM(Q=^  
  { <_L,t 1H{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qz_7%c]K[  
} ; LBeF&sb6  
6q\bB  
template < typename T1, typename T2 > w{8xpAqm  
  struct result_2 j^sg6.Z*  
  { (XTG8W sN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k=$TGqQY?  
} ; ;nfdGB  
} ; bW427B0  
z _$%-6  
BKCiIfkZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5Pc;5 o0C  
au(D66VO  
template < typename Func, typename aPicker > r8?gD&c}  
class binder_1 ;+R&}[9,A)  
  { :LQYo'@yB  
Func fn; QW~E&B%  
aPicker pk; =ZznFVJ`={  
public : Evq IcZ  
!qQl@j O  
template < typename T > y-b%T|p9  
  struct result_1 1s&zMWC  
  { u/0h$l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WDYeOtc  
} ; NN{?z!  
tKuwpT1Qc  
template < typename T1, typename T2 > "S]0  
  struct result_2 X,% 0/6*]  
  { !PlEO 2at  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dj?> <@  
} ; 9rX&uP)j^#  
$99n&t$Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @gEUm_#HTs  
D/gw .XYL  
template < typename T > .hb:s,0mP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hh%-(HaLX3  
  { B"w?;EeV.  
  return fn(pk(t)); a5^] 20Fa  
} sE<V5`Z=  
template < typename T1, typename T2 > 7aRi5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*&V- 4  
  { Pj^{|U21  
  return fn(pk(t1, t2)); 05#1w#i  
} Y]_ruDIW  
} ; F,F4nw<W  
2,oKVm+  
?=7 cF  
一目了然不是么? 2zA4vZkbcw  
最后实现bind :pY/-Cgv  
fw~Bza\e  
(,\+tr8r8  
template < typename Func, typename aPicker > `?rSlR@+[I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B]wk+8SMY.  
  { H2\;%K 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jOunWv|  
} ZQsJL\x[UK  
1=c\Rr9]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &{hL&BLr  
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。 ,-c6dS   
OZF rtc+  
十一. phoenix M)+H{5bt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /Iy]DU8  
A`$%SVgFV^  
for_each(v.begin(), v.end(), ^mDe08. %b  
( VcYrK4  
do_ ek\ xx  
[ rU:`*b<  
  cout << _1 <<   " , " 8W(*~}ydYY  
] Vb;*m5,?:  
.while_( -- _1), 2;`1h[,-^  
cout << var( " \n " ) #Y`~(K47  
) ? (Oy\  
); AT 3cc  
6<SAa#@ey  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %lhEM}Sm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \ZFGw&yN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kx{{_w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <z&/L/bl"  
G6P?2@  
H5B:;g@  
template < typename Cond, typename Actor > qJs<#MQ2  
class do_while L|+~"'l  
  { 286;=rN]*  
Cond cd; iN\4gQ!  
Actor act; zkrM/ @p#  
public : 4r#= *  
template < typename T > orpriO|qD  
  struct result_1 -HbC!w v  
  { [A~xy'T  
  typedef int result_type; iRbT/cc{  
} ; -#[a7',Z;  
6dt]`zv/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z+wA rPxc  
G@\1E+Ip  
template < typename T > &j`}vg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  / }X1W  
  { '~<m~UXvD#  
  do K`WywH3-  
    { Wx}8T[A}  
  act(t); ;(/ZO%h  
  } %QGC8Tz  
  while (cd(t)); m+R[#GE8#  
  return   0 ;  .Wj;%|  
} K~{$oD7!  
} ; AaOu L,l  
F?*-4I-  
+b<FO+E_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $E~`\o%Ev  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _\G"9,)u '  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L|:`^M+^w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nZyX|SPk  
下面就是产生这个functor的类: [Cz-i  
Y@vTaE^w3  
Nq[uoaT  
template < typename Actor > /QWvW=F2<  
class do_while_actor C*_C;6.~Y  
  { 4<Utmr  
Actor act; w^|*m/h|@u  
public : VcO0sa f`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 61>.vT8P  
EStB#V^  
template < typename Cond > 8@Q$'TT6}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h$>-.-  
} ; 9gDkTYkj  
b\kdKVh&  
D6Ui!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f!uwzHA`?  
最后,是那个do_ TH&U j1  
_Xc8Yg }`  
+>{2*\cZ5}  
class do_while_invoker 1>_8d"<Gd  
  { 2d #1=+V  
public : KNvZm;Q6  
template < typename Actor > gnOt+W8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @ $ ;q ;  
  { ]d0BN`*U.  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^R7lom.  
} ]I dk:et  
} do_; :'-/NtV)o?  
gjwn7_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^e_hLX\SW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x7&B$.>3  
最后来说说怎么处理break和continue wr/"yQA]  
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。 qZtzO2Mt  
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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