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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ba+OoS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R-Fi`#PG2  
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, a+~o: 5  
lwg.'<  
;W+-x] O  
Z],"<[E  
  class filler _5m }g!  
  { 8&UuwZ6i-  
public :  <aHt6s'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \34|9#*z-  
} ; %|,<\~P  
RrZjC  
Nz}Q"6L  
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: kx=AX*I  
4a @iR2e  
twu6z5<!-=  
ppnj.tLz;r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p 5o;Rvr  
8_,ZJ9l ;  
V[xy9L[#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }[DAk~  
G2^DukK.  
VDPN1+1*  
z>0"T2W y  
二. 战前分析 (;j7 {(  
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。 @iP6 N  
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 hrL<jcv|  
_N:h&uw  
4B y-+C*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _[ phs06A  
  /* --------------------------------------------- */ eLYFd,?9  
vector < int *> vp( 10 ); YQ)m?=+J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i@J,u  
/* --------------------------------------------- */ \O:xw-eG   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vx*q'~4y!|  
/* --------------------------------------------- */ h^0mjdSp,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4AM*KI  
  /* --------------------------------------------- */ !qpu /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P8VU&b\  
/* --------------------------------------------- */ `l+SJLyJ%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LX fiSM{o  
Ww(_EW  
<di_2hN  
i`SF<)M(  
看了之后,我们可以思考一些问题: 31* 6 ;(  
1._1, _2是什么? JJ~?ON.H  
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。 _)l %-*Z7p  
2._1 = 1是在做什么? biG9?  
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。 yn#h$o<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A%PPG+IfA  
l17ZNDzLU  
UH.cn|R  
三. 动工 bevT`D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }m H>lN  
Vw*x3>`  
SHk[X ]Uo  
+Y~+o-_  
template < typename T > W =zG  
class assignment g=C<E2'i*  
  { |u{QI3#'  
T value; +mA=%? l  
public : 4B]61|A  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6\3k0z  
template < typename T2 > [KH?5 C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F&*M$@u5  
} ; S0+zq<  
upDQNG>d  
u,m-6@ il  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1955(:I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1,j9(m2  
QP B"E W  
^PQV3\N  
_")h %)f  
  class holder |&Pl4P  
  { OD]J@m  
public : "AouiZkh  
template < typename T > $)3PF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5 DB>zou   
  { :xPvEK[B7  
  return assignment < T > (t); TyWy5J< :+  
} ]uvbQ.l_t  
} ; >t2b?(h/x  
8q3TeMYV  
hzLGmWN2j8  
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: 2 mZ/ 3u  
&%X Jf~IQ  
  static holder _1; 3@] a#>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4QFOO sNp  
pU ]{Z(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $/TA5h  
而不用手动写一个函数对象。 y.:-  
$-]setdY  
^,K.)s  
d&bc>Vt  
四. 问题分析 Z]TVH8%|k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]7t\%_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z4641q5'm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6B/"M-YME  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d;SRK @  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %-/:ps  
t4/eB<fP  
五. 问题1:一致性 _-\s[p5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ZPsY0IzLo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?0NSjK5ma  
Ro]IE|Fv  
struct holder 9'q/&uH  
  { <88}+j  
  // hZWK5KwT  
  template < typename T > iFG5%>5F  
T &   operator ()( const T & r) const )95yV;n   
  { 2U'JzE^Do  
  return (T & )r; :5M}Iz7  
} M5kHD]b  
} ; ^3|$wB=  
)ek 5  
这样的话assignment也必须相应改动: aRKRy  
o:D BOpS  
template < typename Left, typename Right > }8M`2HMFR  
class assignment kQd[E-b7  
  { S1juAV=  
Left l; 0 a6@HwO  
Right r; 0^.4eX:E_  
public : 2{kfbm-89t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UT<b v}(J  
template < typename T2 > Qz)8eIO:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0D3+R1>_D  
} ; k*3_) S -  
%4|}&,%%r  
同时,holder的operator=也需要改动: ^P g YP  
,XG|oo -  
template < typename T > M(zY[O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qb> r\bc  
  { T 0v@mXBQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $;i$k2n:  
} 60%~+oHi~  
Usf"K*A  
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。 dh;MpE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0 ,Qj:  
y?z_^ppj  
return l(rhs) = r; gVA}?t;  
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。 tD7C7m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8^/Ek<Q b|  
O;BMwg_7  
template < typename Tp > B Ff. Rd95  
class constant_t oB06{/6  
  { [G[{l$Eit  
  const Tp t; O|OSE  
public : a^\- }4yR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P tQ#  
template < typename T > renmz,dJ,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Be>c)90bO_  
  { O<Sc.@~  
  return t; _HHJw""j  
} VWA-?%r  
} ; [^d6cMEOlc  
ok%a|Zz+]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ooU Sb  
下面就可以修改holder的operator=了 dbT^9: Q  
}:9|*m<$t  
template < typename T > J%f=A1Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &PBWJ?@O)r  
  { a.}:d30  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4R*<WdT(  
} m wEVEx24  
BRU9LS  
同时也要修改assignment的operator() .`Old{<  
qe6C|W~n  
template < typename T2 > _ U8OIXN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9Ajgfy>  
现在代码看起来就很一致了。 $Y 4ch ko  
gc2|V6(  
六. 问题2:链式操作 Y 6<0%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u5XU`!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OU.9 #|qU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1|~#028  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5lHN8k=mm2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct snTJe[^d  
)-9w3W1r  
template < typename T > mam5 G!$  
struct result_1 7Ysy\gZ&wp  
  { "Yfr"1RmO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AYPf)K;%  
} ; BV }(djx  
x)#<.DX  
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: <7FP"YU  
$;)noYo  
template < typename T > i^sDh>$J  
struct   ref qSC~^N`  
  { f}lT|.)?VD  
typedef T & reference; DA4edFAuE  
} ; q(&^9"  
template < typename T > {GX &)c4  
struct   ref < T &> ndKvJH4  
  { @u"kX2>Eq  
typedef T & reference; C?/r}ly<\  
} ; C;)Xwm>e  
8!&ds~?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >d27[%  
_!C)r*0(  
template < typename T > vA2,&%jw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xu"94y+  
  { 0XR;5kd%  
  return l(t) = r(t); W p7@  
} P$(WdVG  
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。 QSn;a 4f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [TbG55  
zqvRkMWcM  
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 vSYun I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @wEKCn|}o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _ r^90  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +YQ~t,/  
最后的布局是: FU]8.)`G  
                Add hk7(2j7B  
              /   \ liugaRO8J  
            Divide   5 gc,J2B]61  
            /   \ y,y/PyN)  
          _1     3 5Aa31"43n  
似乎一切都解决了?不。 `uNvFlP  
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。 L.IoGUxD  
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。 B~V<n&<  
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: Jv 6nlK`  
(^tr}?C  
template < typename Right > ]5o0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ) 8x:x7?  
Right & rt) const 0.J1!RIK/  
  { Y-Ziyy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); up+.@h{  
} !7mvyc!'!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BGlGpl  
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。 zqekkR]  
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。 o;M.Rt\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。 S.Wh4kMUe  
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。 PmPyb>HK=P  
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? Qm35{^p+  
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: TZ&4  
JAGi""3HG  
template < class Action > 1AV1d%F  
class picker : public Action g{g`YvLu^  
  { gZ`32fB%  
public : RsqRR`|X?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !q~X*ZKse  
  // all the operator overloaded 7gVh!rm  
} ; J^+_8  
#;\L,a|>*  
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。 p|&ZJ@3  
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: vHs>ba$"  
0%;N9\  
template < typename Right > Cbgj@4H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F:[7^GQZ{  
  { ou<S)_|Iu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N `,7FI}  
} HZQDe&  
Hk<X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d'N(w7-Y  
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。 hw&ke$Fg#  
eW\?eq+ `A  
template < typename T >   struct picker_maker Ph(]?MG\_  
  { s jL*I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; egZyng pB  
} ; V;>9&'Z3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L Yh@ u1p  
  { pchQ#GU  
typedef picker < T > result; 4o1Q7  
} ; :0 W6uFNOU  
tx^92R2/  
下面总的结构就有了: +Od1)_'\D3  
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。 B,~f "  
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。 i&A{L}eCr:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )LkM,T  
至此链式操作完美实现。 tj#=%m?8V;  
K(-G: |  
Zvd ;KGO(a  
七. 问题3 r+imn&FK8  
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。 g8%MOhg  
e+NWmu{<_  
template < typename T1, typename T2 > ?60>'Xj j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,bB( 24LD  
  { Si#"Wn?|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o\_ Td  
} X4d Xm>*?=  
gbYLA a  
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: > ]>0KQfO  
J}x>~?W  
template < typename T1, typename T2 > 4^ c!_K&&  
struct result_2 9 b?i G  
  { [Xxw]C6\>(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^7i^ \w0  
} ; $cRcap  
[Z#+gh  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Of1IdE6~  
这个差事就留给了holder自己。 pBlRd{#fL  
    (3e;"'k  
 5Waw?1GL  
template < int Order > Wr]O  
class holder; 4a\n4KO X  
template <> xCR; K]!  
class holder < 1 > ]XmQ]Yit  
  { whV&qe;sw  
public : gsW=3m&`  
template < typename T > Z 6 tE{/  
  struct result_1 ?RZq =5Um&  
  { k%{ l4  
  typedef T & result; /6Y0q9  
} ; R ^HohB  
template < typename T1, typename T2 > }BA9Ka#%  
  struct result_2 ]b}B~jD  
  { CkRyzF  
  typedef T1 & result; KjO-0VMN3  
} ; gsnP!2cR  
template < typename T > =hJfL}&O3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +2- qlU  
  { 6kP7   
  return (T & )r; &foD&  
} MinbE13?U  
template < typename T1, typename T2 > IeO-O'^&`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Nw2;TkB[  
  { 9 TqoLX  
  return (T1 & )r1; +#0~:&!9  
} 0('OyH)  
} ; aL88E  
\s,Iz[0Vfz  
template <> 7@FDBjq  
class holder < 2 > Kp8fh-4_  
  { )V=0IZi  
public : V{43HA10b  
template < typename T > xC<R:"Mn  
  struct result_1 I|H,)!Z  
  { 7 n\mj\  
  typedef T & result; h8em\<;  
} ; [.{^"<Z<  
template < typename T1, typename T2 > a@Mq J=<L  
  struct result_2 B,4q>KQA  
  { `GPQ((la  
  typedef T2 & result; -&@]M>r@  
} ; IDj_l+?c  
template < typename T > p`\3if'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D`en%Lf!m  
  { |pBMrN+is  
  return (T & )r; 5f8"j$Az  
} +Dd"41  
template < typename T1, typename T2 > v5B" A"N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y7>iz6N  
  { 8B j4 _!g  
  return (T2 & )r2; HC?0Lj  
} P= e4lF.  
} ; 'c#IMlv  
,E%1Uq"  
~ W@X-  
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> >。 )^&,Dj   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <]~ZPk[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %?Rs*-F.~1  
e]>/H8  
return l(i, j) = r(i, j); e$HQuA~Q;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kQy&I3  
9WOu8Ia  
  return ( int & )i; d`85P+Qen|  
  return ( int & )j; |P>|D+I0  
最后执行i = j; U{"f.Z:Ydo  
可见,参数被正确的选择了。 %06vgjOa (  
c& 3#-DNI  
<8f(eP\*F  
u %'y_C3  
/oFc 03d  
八. 中期总结 vmvFBzLR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZBF1rx?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \<X2ns@Tf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vm|!{5l:=y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W,DZ ;). %  
WK*S4c  
R+d< fe  
w(Gz({l+  
kymn)Ea  
aV<^IxE;  
九. 简化 2yvVeo&3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #\LZ;&T'N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nl { 7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: V'j@K!)~xR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9_GokU P_  
  +-*/&|^等 jP+ pA e  
2. 返回引用。 2)=la%Nx  
  =,各种复合赋值等 U,'EF[t  
3. 返回固定类型。 n08; <  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iTu0T!4F  
4. 原样返回。 )%qtE34`  
  operator, ~\ [?wN  
5. 返回解引用的类型。 p'g^Wh  
  operator*(单目) %&tb9_T)d  
6. 返回地址。 .1LPlZ  
  operator&(单目) 7-X/>v  
7. 下表访问返回类型。 {\EOo-&A  
  operator[] J,(7.+`~#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0aogBg_@K  
  operator<<和operator>> mL$f[  
)km7tA 0a  
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。 (8G$(MK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h8jB=e, H  
+}U2@03I  
template < typename Left > ~,gLplpG0  
struct value_return HxZ.OZbR  
  { ;SKcbws  
template < typename T > LQqfi ~  
  struct result_1 =T4u":#N;  
  { 7TpRCq#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (N0sE"_~I5  
} ; O:e#!C8^  
[x5mPjgw  
template < typename T1, typename T2 > w4,]2Ccn.  
  struct result_2 /&(1JqzlB  
  { e #M iaX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +I@cO&CY|  
} ; {p]=++  
} ; Gm A!Mo  
i4<BDX5  
*T1~)z}j<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y(}Eko4u5  
\2 >?6zs  
下面我们来剥离functor中的operator() nvt$F%+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @1g&Z}L o  
SO3cY#i z"  
return l(t) op r(t) + xp*]a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _B[WY  
return op l(t) :6D0j  
return op l(t1, t2) !y. $J<  
return l(t) op \ I:.<2i  
return l(t1, t2) op aMJ;bQD  
return l(t)[r(t)] W#{la`#Bu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h/K@IA d  
.$0Pr%0pWI  
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: C ) ?uE'  
单目: return f(l(t), r(t)); Kt6>L5:94  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CTp!di|  
双目: return f(l(t)); 7$7n71o  
return f(l(t1, t2)); H\#:,s{1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ")%r}:0  
[!~}S  
struct meta_divide DP*@dFU"  
  { f{ ^:3"i  
template < typename T1, typename T2 >  iSiDSeW8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rwgsXS8W6  
  { CGZ^hoh/  
  return t1 / t2; "!KpXBc,>  
} 56{I`QjX  
} ; 3m=2x5 {L  
eFFc9'o  
这个工作可以让宏来做: 6Dst;:  
r~>,$[|n})  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n8u*JeN  
template < typename T1, typename T2 > \ !ni>\lZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]JMl|e  
以后可以直接用 Qn|+eLY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Js{= i>D  
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 HnU Et/  
(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。。。) ;#/0b{XFj  
S GM!#K  
78]gt J  
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 JJnYOau  
jg_n7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > re`t ]gzb  
class unary_op : public Rettype <3Gqv9Y&  
  { :=fvZAWD  
    Left l; iM5vrz`n  
public : 9Cvn6{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hg+ F^2<y  
2f,2rW^i  
template < typename T > %Q~CB7ILK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j O8k6<l  
      { .=<$S#x^Hb  
      return FuncType::execute(l(t)); 61@EDIYPc  
    } yZ3nRiuRT  
RH[+1z8  
    template < typename T1, typename T2 > JE;+T[I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %e_"CS  
      { Qf@iU%G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f$F*3  
    }  'Cc(3  
} ; d8OL!Rk  
&leK}je [  
,}J_:\j  
同样还可以申明一个binary_op euQ.ArF  
e:-8k_0|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d,9`<1{9  
class binary_op : public Rettype i9m*g*"2  
  { b$- e\XB!  
    Left l; 9 26Tl  
Right r; }V`mp  
public : lZWX7FO'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OYmi?y\  
8)wt$b  
template < typename T > s9j7Psd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PDP[5q r  
      { "A[ b rG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |d}MxS`^  
    } 2UadV_s+s  
(OmH~lSO.  
    template < typename T1, typename T2 > #YK5WTn5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b,<9  
      { )/|6'L-2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); shgAhx  
    } `xz&Scil  
} ; g^~Kze  
gEJi[E@  
_[K#O,D,  
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 z`U Ukl}T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c`G&KCw)d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '2nqHX D  
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。 e3m*i}K}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A3{0q>CC  
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。。。 ziEz.Wn"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h(' )"  
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) t"AzI8O  
下面是修改过的unary_op } !s!;BOx  
DQXS$uBT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :c]`D>  
class unary_op n(vDytrj;  
  { 1HR~ G9  
Left l; ,k0r  
  N_DT7  
public : ZafboqsDL  
r\M9_s8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N "Wqy  
Hs(D/&6%  
template < typename T > .v\\Tq&"|  
  struct result_1 ~;#MpG;e  
  { l]_=:)" ]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *}! MOqP  
} ; '0t-]NAc  
[aqu }Su  
template < typename T1, typename T2 > ,/,9j{|"j  
  struct result_2 :Vuf6,  
  { & >JDPB?5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :k,Q,B.I  
} ; .tXtcf/  
zO=%J)-=  
template < typename T1, typename T2 > 'vIx#k4D1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `a]44es9q  
  { ,|T7hTn=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Bl;KOR  
} z2yJ#  
M>H=z#C>/A  
template < typename T > v"Jgw;3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5OP`c<  
  { lWZuXb,G  
  return OpClass::execute(lt(t)); #D%ygh=  
} *cv}*D  
!1sU>Xb4J  
} ; .ln8|;%  
Iy7pt~DJ,  
k(s;,B\  
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 ANMg  
好啦,现在才真正完美了。 ~H /2R  
现在在picker里面就可以这么添加了: +M\8>/0oA  
k9si| '  
template < typename Right > e [0w5)X   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ff4*IOZ}(  
  { j tA*pL'/V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E^Gg '1  
} ?.bnIwQe  
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。 <,1 fkq>,  
C;rG]t^%  
KFWJ}pNq  
+a+`Z>  
M8;lLcgu.  
十. bind eE8ULtO  
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。 uG J"!K  
先来分析一下一段例子 sd0r'jb  
_YHu96H;  
@,H9zrjVFZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u5E]t9~Pq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 40P) 4w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4FMF|U  
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。 6`H.%zM  
我们来写个简单的。 xi'>mIT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^4$ 'KIq  
对于函数对象类的版本: cPF<D$B  
;[0&G6g  
template < typename Func > C2F0tr|  
struct functor_trait /CX VLl8~  
  { {padD p  
typedef typename Func::result_type result_type; `$R A< 3  
} ; rAqxTdF  
对于无参数函数的版本: {I1~-8  
G*8GGWB^a  
template < typename Ret > 2%UBw SiqR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i u]&;  
  { tpf7_YP_!-  
typedef Ret result_type; +C{p%`<  
} ; A}VYb:u/  
对于单参数函数的版本: )ZR+lX }  
%@J1]E;  
template < typename Ret, typename V1 > "5|Lz)=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #Z!b G?="  
  { uQ Co6"e  
typedef Ret result_type; WMuD}s  
} ; Mtm OUI&'  
对于双参数函数的版本: ^CT&0  
@e2}BhB2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x^=M6;:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &<x@1,  
  { Ukphd$3J=  
typedef Ret result_type; qN| fEO>  
} ; VHUW]8We  
等等。。。 Z@rN_WXx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u=l1s1>  
JiS5um=(.  
template < typename Func > x;E2~&E  
struct func_return <9A@`_';Aq  
  { Ka_S n  
template < typename T > >v5k{Cbp0  
  struct result_1 83ipf"]*  
  { !fkep=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dj9 ?t  
} ; %"$@%"8;3  
jx`QB')kX  
template < typename T1, typename T2 > 3K0tC=  
  struct result_2 `iShJz96  
  { JC;^--0(z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u' Qd,  
} ; # '|'r+  
} ; 9ptFG]lZ  
'_0]vupvY  
?(zoTxD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vy)hDa[&  
!sSQQo2Sv  
template < typename Func, typename aPicker > N+W&NlZ   
class binder_1 SS.jL)  
  { Y}R}-+bD/  
Func fn; xyHejE}  
aPicker pk; ;&;W T  
public : Ze^jG-SL$9  
q }C+tn"\  
template < typename T > GR4?BuY,  
  struct result_1 ~[PKcEX  
  { m>&HuHf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~4,I7c7  
} ; ><?BqRm+  
tx7~S Ur  
template < typename T1, typename T2 > vq'c@yw;  
  struct result_2 UH`hOJ?  
  { ?:rx1}:F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h rN%  
} ; o@E/r.uK  
-7-['fX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ) |#%Czd4  
_sHK*&W{CT  
template < typename T > pb;")Q'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #&!G"x7  
  { ,2[ra9n  
  return fn(pk(t)); ?[)S7\rP  
} r8MZvm2  
template < typename T1, typename T2 > /i|z.nNO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ': F}3At  
  { Fw4*  
  return fn(pk(t1, t2)); 8Z#j7)G  
} eARk QV  
} ; ZDLMMX x>  
-C7FuD[Xw  
0(>rG{u  
一目了然不是么? ph:3|d  
最后实现bind Mio>{%/  
g9h(sLSF  
25{ uz  
template < typename Func, typename aPicker > **_&i!dtL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ")#<y@Rv  
  { ak:v3cQR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qztV,R T  
} > 6CV4 L  
!3&kQpF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8|1^|B(l  
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。 Eh8Pwt7C@  
2h~-  
十一. phoenix f?fKhu2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >%b\yl%0  
SqPtWEq@P  
for_each(v.begin(), v.end(), Dma.r  
( <_S@6 ?  
do_ |lQ;ALH!  
[ H:&?ha,9  
  cout << _1 <<   " , " >O`l8tM  
] eBW=^B"y+  
.while_( -- _1), Jcf"#u-Q/  
cout << var( " \n " ) P8yIegPY  
) nn~YK  
); B;zt#H4  
- Xupq/[,  
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: Rhgj&4  
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 LC69td&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w:=V@-S 8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (-yl|NFBw  
[W,|kDK  
GUp;AoQ  
template < typename Cond, typename Actor > H ZJL/=;  
class do_while =C7 khE  
  { pgc3jP!  
Cond cd; &K%aw  
Actor act; SOh-,c\C  
public : E$\~lcq  
template < typename T > 8^ep/b&|  
  struct result_1 'A{h iY  
  { `$;+g ,  
  typedef int result_type; F#r#}.B='U  
} ; X~U >LLr  
`x8B n"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8QgA@y"  
xh9qg0d  
template < typename T > %|Qw9sbd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y>6.t"?Q^  
  { *7gT}O;p 5  
  do u:P~j  
    { |^n3{m  
  act(t); ! >.vh]8g  
  } nS.G~c|  
  while (cd(t)); /MTf0^9  
  return   0 ; Fe=8O ^\  
} qt?*MyfV  
} ; ?Hz2-Cn  
&_-](w`  
LK7Xw3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , |E$'  
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。 HxwlYx,4  
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。 $xW **&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rGwIcx(%  
下面就是产生这个functor的类: >l1 r,/\\  
x"B' zP  
Utl t<  
template < typename Actor > loOOmHhJ&  
class do_while_actor P_4DGW  
  { L ubrn"128  
Actor act; cnNOZ$)  
public : v"lf-c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gT52G?-  
4YA./j%'  
template < typename Cond > ur%$aX)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I44s(G1j l  
} ; )/t6" "  
F@W*\3)  
'5.\#=S1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }0/a\  
最后,是那个do_ F 1W+o?B  
)c<6Sfp^B  
aq>?vti1D  
class do_while_invoker M@7Xp)S"  
  { {[#(w75R{  
public : 8n)WW$  
template < typename Actor > ]r"Yqv3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /'&;Q7!)  
  { G?)vWM`j  
  return do_while_actor < Actor > (act); .Ao0;:;(2-  
} RI.2F*|  
} do_; bH9Le  
6].:.b\qQc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? XAic9SNu;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R{}qK r  
最后来说说怎么处理break和continue :=.*I  
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。 DZ`k[Z.VZ  
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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