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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I*)VZW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 85Y|CN] vQ  
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, 0&w0a P`Y  
}p3b#fAr  
rzLd"`  
gSi5u# }J  
  class filler HMQI&Lh=U  
  { ZW4aY}~)$  
public : mf$j03tu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YcM;S  
} ; +&v\ /  
0{rx.C7|  
`iixq9xi  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 02b6s&L  
a+z2Zd!u\x  
tai Vk4  
2: ^njqX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ? Nj)6_&  
^$?qT60%d|  
APBK9ky  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :h5J r8  
pA4 ,@O  
Q+[ .Y&  
[/9(NUf  
二. 战前分析 8e:vWgQpL  
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。 %vqT#+x  
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 [1Dm<G u@  
MWwJzVL8  
3(_!`0#F%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )iE"Tl  
  /* --------------------------------------------- */ BSUPS+@+  
vector < int *> vp( 10 ); T_hV%   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .XH8YT42  
/* --------------------------------------------- */ \_ow9vU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]|oJ)5P  
/* --------------------------------------------- */ pdz'!I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %efGt6&  
  /* --------------------------------------------- */ " ~Q*XN2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d0UZ+ RR#  
/* --------------------------------------------- */ sg?@qc=g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZXXiL#^  
#uvJH8)D  
"dCzWFet  
;bjnL>eW  
看了之后,我们可以思考一些问题: .]t5q%}j  
1._1, _2是什么? 4O$2]D.\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v|@1(  
2._1 = 1是在做什么? ;iX<`re~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x mo&![P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZwJciT!_~  
*g7DPN$aQ  
gY5l.&  
三. 动工 o0Gx%99'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;sQbn|=e"  
@EZ>f5IO+  
C3"&sdLb$  
$G";2(-k  
template < typename T > rxE&fjW  
class assignment 0D3OE.$0  
  { tbur$ 00  
T value; {*xBm#  
public : ejcwg*i  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~ =.CTm]vf  
template < typename T2 > i Ci>zJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rK=6]j(K  
} ; Ye |G44z  
I'_v{k5ZI  
O% $O(l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :JV\){P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .h8M  
\qq-smcM-  
z,Xk\@  
L|67f4  
  class holder zO.6WJ  
  { Rc9<^g`  
public : mK\aI  
template < typename T > ;'1Apy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /H&aMk}J@y  
  { c E76L%O  
  return assignment < T > (t); #93}E Y  
} 9k `~x1Y)  
} ; "$@,n7 k  
\y~)jq:d"  
42@a(#z(U  
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: fValSQc!U  
$ I<|-]u  
  static holder _1; uPU#c\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d]7*mzw^j  
>d%VDjk .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gpu_=9vzv  
而不用手动写一个函数对象。 l%PnB )F  
%$9:e J?  
wZ>Y<0,  
=J3`@9;  
四. 问题分析 ,cQA*;6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yQ-hnlzn~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Wo3'd|Y~i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n~%}Z[5D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <%?uYCD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6\`DlUn'*  
2oB?Dn  
五. 问题1:一致性 <7RfBR.9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <.$,`m,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rw*M&qg!z  
t-EV h~D1p  
struct holder "::9aYd!  
  { ~d+O/:=K_  
  // .0 X$rX=  
  template < typename T > lC{L6&T  
T &   operator ()( const T & r) const 04\Ta  
  { ..$>7y}  
  return (T & )r; a7 )@BzF#  
} LDX y}hm)  
} ; ?N _)>&b  
 T{Hf P  
这样的话assignment也必须相应改动: Oga1u  
G5u meqYC  
template < typename Left, typename Right > n)CH^WHL&  
class assignment 88YC0!Ni  
  { _LsYMUe  
Left l; BvJ\x)  
Right r; ^0eO\wc?O  
public : ybYXD?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} am (#Fa  
template < typename T2 > J/[7d?hI/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .b~OMTHuvM  
} ; *h])mqhB  
1>;6x^_h0S  
同时,holder的operator=也需要改动: Ou!)1UFI  
eoL0^cZj  
template < typename T > B[7A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FvA|1c  
  { @7X\tV.Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K*:Im #Q  
} 1:5P%$?b  
]:!8 s\#  
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。 k!vHO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X&,N}9>B  
Q'C 4pn@  
return l(rhs) = r; Xky@[Td*  
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。 wOM<X hZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U,d2DAvt  
$~ VcQ  
template < typename Tp > 8E=vR 8  
class constant_t `W="g6(  
  { ,i;9[4QMX  
  const Tp t; o[imNy~~  
public : 4V>vg2 d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K"I{\/x@  
template < typename T > D/*vj|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (I!1sE!?1  
  { 2X^iV09  
  return t; !8Y3V/)NU  
} (E IRz>  
} ; Ga?UHw~  
k3 /4Bt G/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wvX"D0eVn  
下面就可以修改holder的operator=了 "V:XhBG?  
NC;T( @  
template < typename T > 'l8eH$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n }TTq6B  
  { JkJhfFV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); > `0| X  
} yq!CWXZ2  
~6MMErSj  
同时也要修改assignment的operator() (w}r7`n  
qjzZ}  
template < typename T2 > nHE+p\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 37~rm  
现在代码看起来就很一致了。 zQ=aey%  
zK,~37)\  
六. 问题2:链式操作 "wF*O"WQo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ag<4r  
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。 c.\:peDk  
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。 svF*@(- P#  
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。 EJv!tyJ\[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;+r0 O0;9  
KqFmFcf|  
template < typename T > RLv&,$$0  
struct result_1 DCz\TwzU  
  { J&(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bL+sN"Km  
} ; 7eTA`@v5A  
T..-)kL+p  
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: >Zi|$@7t-  
fQ^h{n  
template < typename T > bn5"dxV  
struct   ref -=@K %\\~5  
  { ><MGZ?-N  
typedef T & reference; "pR $cS  
} ; <<i=+ed8eP  
template < typename T > >qr=l,Hi  
struct   ref < T &> F>p%2II/  
  { hU |LFjc  
typedef T & reference; }o~Tw?z-|  
} ; ,^Ex}Z  
))c*_n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :Xb*m85y  
:/ ~):tM  
template < typename T > v\J!yz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =#7s+d-  
  { JiG8jB7%}  
  return l(t) = r(t); ^XtHF|%0T  
} fN~8L}!l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +SP! R[a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rjfc.l#v  
4X<Oux*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 FuIWiO(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z#H@BWN7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dP$y>%cB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vjv6\;tt8  
最后的布局是: L2:oZ&:u`J  
                Add e,PQ)1  
              /   \ %w;1*~bH  
            Divide   5 m~b#:4D3  
            /   \ @`#OC#  
          _1     3 P1M|f4*  
似乎一切都解决了?不。 +:j4G^V  
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。 fo/(()  
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。 Lx|w~+k}  
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: JI28}Cxs0  
{'cs![U  
template < typename Right > FZ;Y vdX6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uOy\{5s8  
Right & rt) const }s8*QfK>  
  { g;| n8]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N9~'P-V  
} {FrHm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D_L'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。 B' <O)"1w  
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。 c~Q`{2%+  
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。 #l8K8GLuf  
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。 ;tZ}i4Ud  
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? C={sE*&dYX  
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: q{N lF$X  
f)!{y> Q  
template < class Action >  uhPIV\  
class picker : public Action l%vhV&  
  { >B|ofwm*  
public : ulJ+:zwq$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} / r`Y'rm  
  // all the operator overloaded XmE_F  
} ; nJnO/~|  
*GY,h$Ul  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5cv, >{~5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ePFC$kMn  
qCv}+d)  
template < typename Right > |wl")|b%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |2+c DR  
  { i1kh@s~8UC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (5CX*)R  
} J{v6DYhi  
U/~Zk@3j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [m@e^6F0U  
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。 6M2i? c  
Xlgz.j7XR  
template < typename T >   struct picker_maker .-gm"lB  
  { WoN]eO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B%?|br  
} ; (rCPr,@0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pD)/- Dgdm  
  { W"DxIy  
typedef picker < T > result; JN9HT0  
} ; w^vK7Z 1$  
0o\=0bH&s  
下面总的结构就有了: J0{WqA.P  
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。 G/^5P5y%@  
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。 'SXpb?CZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "1\RdTw  
至此链式操作完美实现。 ^!{ oAzy9  
t2U]CI%  
*PA1iNdKS  
七. 问题3 c9F[pfi(  
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。 bC>yIjCTn  
~S~x@&yR  
template < typename T1, typename T2 > ESXU, qK]v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ui:>eYv  
  { ff2.| 20  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kgib$t_7  
} aF_ZV bS  
y0Q/B|&[  
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: xHR+((  
$T@xnZ  
template < typename T1, typename T2 > :+X2>Lu$FA  
struct result_2 M`f;-  
  { 1]zyME  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %d~9at6-B  
} ; gEe W1:AB  
b&_u O  
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? 2v; 7ohK  
这个差事就留给了holder自己。 D=Yag!1  
    ](( >i%%~  
&bRxy`ZH  
template < int Order > % /wP2O<  
class holder; 0zk T8'v  
template <> c&iK+qvh{  
class holder < 1 > 4FP~+  
  { |'>E};D  
public : _S7M5{U_  
template < typename T > ` TVcI\W  
  struct result_1 j,V$vKP  
  { JCMEhI6d*  
  typedef T & result; Z~.]ZWj -  
} ; E;+OD&|  
template < typename T1, typename T2 > 1Tk\n  
  struct result_2 Yi! >8  
  { z]4g`K+  
  typedef T1 & result; z jNjmC!W  
} ; F<'l'AsC-  
template < typename T > c$UpR"+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ]9l%  
  { `0i}}Zo  
  return (T & )r; oew]ijnB  
} ;),O*Z|"v  
template < typename T1, typename T2 > M%dl?9pbq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3[g++B."pC  
  { 3Tte8]0  
  return (T1 & )r1; #p:jKAc3  
} 1Z{p[\k  
} ; %emPSBf@  
4m~stDlN  
template <> 2wim P8  
class holder < 2 > kl<B*:RqH  
  { jgfP|oD  
public : "rlSK >`  
template < typename T > R@{/$p:  
  struct result_1 .}u(&  
  { =D:R'0YH  
  typedef T & result; 7&S|y]$~  
} ; )-:f;#xJ  
template < typename T1, typename T2 > g5YsV p  
  struct result_2 ;<ma K*f\S  
  { # ;KG6IE  
  typedef T2 & result; Nb, H8;  
} ; &_x/Dzu!z  
template < typename T > sV4tu(~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2/o/UfYjgF  
  { W;9X*I8f8  
  return (T & )r; 'f<_SKd  
} ,f""|X5  
template < typename T1, typename T2 > [LEh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hbj:CViYq  
  { #YMp,i  
  return (T2 & )r2; <$Kv^Y*  
} g"AfI  
} ; '-~/!i+=  
.6A:t? .  
w*R-E4S?2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mZJzBYM)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3e<^-e)+xL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QZq9$;>dW  
bB :X<  
return l(i, j) = r(i, j); = 8e8!8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7%x+7  
"ddH7:(k<  
  return ( int & )i; F!cAaL1  
  return ( int & )j; +g7nM7,1a  
最后执行i = j; %Yn)t3d  
可见,参数被正确的选择了。 >u[1v  
$%"}N_M  
N5_.m(:  
F0(Sv\<::  
eBRP%<=>D  
八. 中期总结 2%yJo7f$[  
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: U@AfRUF&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w+(wvNmNEK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NjyIwo0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PKs%-Uk  
e{+{,g{iu  
hCoL j6Vx  
=}KbE4D+8  
~F6gF7]z  
4gNRln-  
九. 简化 tLXw&hFk`g  
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。 4'=N{.TtO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \uPTk)oaB  
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: `*!>79_2C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I*R$*/)  
  +-*/&|^等 T/6=A$4 #  
2. 返回引用。 "{xv|C<*n  
  =,各种复合赋值等 dct#E CT  
3. 返回固定类型。 E.bbIV6mQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1@dx(_  
4. 原样返回。 \)]2Uh|  
  operator, TAoR6aE  
5. 返回解引用的类型。 Bb"4^EOZ,  
  operator*(单目) vfDb9QP  
6. 返回地址。 A:J{  
  operator&(单目) 4N0nU  
7. 下表访问返回类型。 -d)n0)9  
  operator[] !QspmCo+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dkp[?f)x  
  operator<<和operator>> -{%''(G  
tP{$}cEY  
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。 291|KG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jP'b! 4  
E-iBA(H  
template < typename Left > :vT%5CQ  
struct value_return I@M^Wu]wW  
  { y ]%,Y=%X  
template < typename T > 4T E ?mh}  
  struct result_1 9?c^~77  
  { ]<LU NxBR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9D w&b  
} ; wO%:WL$5  
_If?&KJ r  
template < typename T1, typename T2 > Vatt9  
  struct result_2 BF!zfX?n  
  { +N@F,3yNa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I!O S&8:u  
} ; ~=ys~em e  
} ; %/on\*Vh3  
mIo7 K5z{  
W fNMyI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RBD MZ  
p2(_YN;s  
下面我们来剥离functor中的operator() LTct0Gh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @/FX7O{n:  
1U7HS2  
return l(t) op r(t) *)I1gR~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @E;pT3; )  
return op l(t) - S-1<xR  
return op l(t1, t2) S>E.*]_  
return l(t) op $ '*BS  
return l(t1, t2) op r ngw6?`n-  
return l(t)[r(t)] N Z`hy>LF^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i`'^ zR(`i  
H-w|JH>g  
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: <z)G& h@  
单目: return f(l(t), r(t)); ?Fpl.t~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 18`%WUPnT  
双目: return f(l(t)); E%B Gf}h  
return f(l(t1, t2)); SqB|(~S  
下面就是f的实现,以operator/为例 D0i30p`  
H/Q)zDP  
struct meta_divide i@L2W>{P  
  { /)TEx}wk  
template < typename T1, typename T2 > }}1Q<puM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V}-o): dI|  
  { -~fI|A^  
  return t1 / t2; ~\,6 C1M  
} _6 `4_<c=  
} ; pnJT]?},  
qTF>!o #\:  
这个工作可以让宏来做: 3PffQ,c[~  
Z+(V \  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &J:)*EjVl5  
template < typename T1, typename T2 > \ pa-4|)qY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jF9CTL<  
以后可以直接用 YYW70k:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aM!#  
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 ^mQfXfuL  
(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。。。) y@_?3m7B=  
~#\#!H7  
F JhVbAMd  
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 !*6z=:J  
KL]!E ~i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'bPo 5V|  
class unary_op : public Rettype RC%r7K f  
  { =)8fE*[s   
    Left l; l.l~K%P'h  
public : KW^aARJ)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a0\UL"z#+  
!yrHVc  
template < typename T > 926oM77  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "@$STptkc  
      { ?UDO%`X  
      return FuncType::execute(l(t)); ku8c)  
    } ':4pH#E  
ypo=y/!  
    template < typename T1, typename T2 > U{(07GNm#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aS G2K0  
      { ts>}>}@vc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BxYA[#fd}  
    } Xm'K6JH'  
} ; 1H7Q[ 2E  
Dj"=kL0  
I xBO$ 2  
同样还可以申明一个binary_op n4y6Ua9m{  
%;$Y|RbmqE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _B FX5ifK  
class binary_op : public Rettype 38i,\@p`9$  
  { 3 ?~+5DU  
    Left l; zAJUL  
Right r; 3HR]TQ%r  
public : QPE.b-S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `wd*&vl  
W[<":NX2  
template < typename T > Ct+%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o1+]6s+j}  
      { ,6\f4/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A"iD4Q  
    } Q@VnJ,  
a@ }r[0O  
    template < typename T1, typename T2 > d<nB=r!*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const olh3 R.M<  
      { #)}bUNc'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {`CWzk?  
    } ZY$@_DOB}  
} ; *Bsmn!_cB{  
>Fk `h=Wd  
T?{9Z  
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 v=-3 ,C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5>Yd\(`K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gi@ji-10  
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。 q.km>XRk~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wJ*-K-  
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。。。 [ {LnE:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 { BL1j  
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) de{YgN  
下面是修改过的unary_op AiHf?"EVT  
?u!AHSr(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bKZ#>%|:o  
class unary_op OUO^/] J1S  
  { G$uOk?R#5c  
Left l; }px]   
  Kg-X]yu*0  
public : i9U_r._qj;  
G<6grd5PP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $50"3g!Y  
_5 tqO5'  
template < typename T > ]GKx[F{)  
  struct result_1 ) '`AX\  
  { f<p4Pkv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -8 =u{n  
} ; q'@Ei4  
eE`1;13;  
template < typename T1, typename T2 > $: m87cR~  
  struct result_2 y$V)^-U>fw  
  { /Py>HzRE:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '?3z6%  
} ; ptni'W3  
lA-!~SM v"  
template < typename T1, typename T2 > ey\{C`(__y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UZXcKl>u  
  { 8'WMspX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f<altz_\q  
} C_ZD<UPA\  
H-KwkH`L4  
template < typename T > _D,f 4.R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mX.3R+t  
  {  I4f  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mq lo:7 ^F  
} @EOR] ^?!]  
M2P@ &  
} ; ]O=S2Q  
-<JBKPtA  
[*{\R`M  
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 +xBK^5/x  
好啦,现在才真正完美了。 |QNLO#$ -  
现在在picker里面就可以这么添加了: O| 6\g>ew  
05VOUa*pb  
template < typename Right > BI.k On=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D6)Cjc>a  
  { 'S4EKV]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  |iUfM3  
} n!eqzr{  
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。 [aZ v?Z  
& Yf#O*  
bZay/ Zkj  
X >Xp&o  
 QXxLe*  
十. bind jvc?hUcLKT  
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。 '}pgUh_  
先来分析一下一段例子 ' raB  
iVi3 :7*  
Pn'(8bRm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %*6oUb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ml33qXW:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^&';\O@)  
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。 ;.Oh88|k  
我们来写个简单的。 Xtu`5p_Qv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tGO[A#9a  
对于函数对象类的版本: ^A "lkV7  
K l0tyeT  
template < typename Func > -wRyMY_ D  
struct functor_trait Jt>[]g$  
  { P`3s\8[Q  
typedef typename Func::result_type result_type; `\F%l?aY  
} ; Cs[7% j  
对于无参数函数的版本: Ei9_h  
i B!hEbz  
template < typename Ret > Ce5w0&VlS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hi3sOK*r;<  
  { O? Gl4_y  
typedef Ret result_type; <[y$D=n  
} ; $]H=  
对于单参数函数的版本: hLytKPgt  
:ONuWNY N  
template < typename Ret, typename V1 > lO2T/1iMTW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [cQ<dVaTX  
  { B=gsd0^]  
typedef Ret result_type; |j~EV~A J  
} ; UrhM)h?%  
对于双参数函数的版本: Z'}(t,  
Vy% :\p+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wsJ%* eYf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OSa}8rlr'  
  { 4Ay`rG  
typedef Ret result_type; j.;  
} ; si^4<$Nr%j  
等等。。。 lsB9;I^+x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x>^3]m  
&vFqe,Z  
template < typename Func > Kl aZZJ  
struct func_return j FPU zB"  
  { 4P4 Fo1  
template < typename T > Q$fRi[/L  
  struct result_1 *TM;trfz  
  { ksu}+i,a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '6o`^u>  
} ; hEv=T'*,K)  
CP]S-o}yd  
template < typename T1, typename T2 > k'@7ZH  
  struct result_2 &}nBenYp  
  { !]rETP_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pF sCd"zv  
} ; f8LrDR  
} ; H}sS4[z  
c/<Sa|'  
$"sq4@N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1tc]rC4h  
vnC<*k4&v  
template < typename Func, typename aPicker > RGl=7^M  
class binder_1 zNV!@Yr  
  { z/Ns5  
Func fn; >~5lYD  
aPicker pk; g|K6iY  
public : Z;GIlgK9  
80?6I%UB<  
template < typename T > .:{h{@a  
  struct result_1 cBLR#Yu;O5  
  { AXl!cgi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j{{~ZM  
} ; t['k%c  
'dIX=/RZ  
template < typename T1, typename T2 > v[{8G^Z}54  
  struct result_2 F l_dzh,E  
  { sK`~Csb iB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n#+%!HTh  
} ; )-+\M_JK5  
j3x^<a\gJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <%d51~@={I  
gDQkn {T.%  
template < typename T > aO.\Qe+j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aho'|%y)  
  { cOSxg=~>u  
  return fn(pk(t)); eyeNrk*2o  
} [G{rHSK5tQ  
template < typename T1, typename T2 > CM%|pB/z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r}/yi  
  { ;wij}y-6  
  return fn(pk(t1, t2)); 2;r]gT~  
} \{c,,th  
} ; _tWJXv~;  
I1Hw"G"&  
FI]P<)*r  
一目了然不是么? DtzA$|Q}  
最后实现bind {$EH@$./  
RAIVdQ}.Z  
1)TK01R8  
template < typename Func, typename aPicker > "?apgx 6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j5L)N  
  { KX?o nsZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T-4/d5D[  
} xGYSi5}z  
EY+/.=$x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XR*Q|4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QS3U)ZO$@  
]43alf F#  
十一. phoenix uYFMv=>j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %1Bn_  
[Q4_WKI0T  
for_each(v.begin(), v.end(), Q)09]hP[Xj  
( j*uXB^ 4  
do_ 3/X-Cr+d  
[ s %eyW _  
  cout << _1 <<   " , " 0B=[80K;8  
] aSc{Ft/O  
.while_( -- _1), 6!P`XTTE  
cout << var( " \n " ) yiiyqL*E  
) Ne3R.g9;Z  
); Lltc 4Mzw  
OnZF6yfN=3  
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: b,nn&B5@{  
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 y Wpi|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lj}>Xy(7<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;W]D ~X&  
&!ED# gs  
?2{bKIV_  
template < typename Cond, typename Actor > z< z*Wz  
class do_while 3pvYi<<D'  
  { !X^Hi=aV  
Cond cd; :6XguU  
Actor act; /\na;GI$  
public : M70c{s`w5  
template < typename T > 94\t1fE  
  struct result_1 2ck 4C/ h  
  { pX@Si3G`  
  typedef int result_type; m23+kj)+VY  
} ; g3Z:{@m  
_w 5RK(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lWW+5  
4t04}vp  
template < typename T > WzjL-a(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -K"4rz  
  { OB(pIzSe  
  do U#bl=%bF  
    { #O"  
  act(t); ["}A S:  
  } P''X_1oMC  
  while (cd(t)); +noZ<KFW "  
  return   0 ; S=' wJ@?;  
} Ht#@'x  
} ; Cezh l  
oK2pM18  
&uv0G'"\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U[R@x`  
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。 Z%m-HE:k  
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。 -D^L}b  
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。 EFAGP${F  
下面就是产生这个functor的类: =+Im*mgNn  
EeB ]X24  
4e +~.5r@i  
template < typename Actor > '0:i<`qv#g  
class do_while_actor Z?oG*G:  
  { TI=h_%mO  
Actor act; QYQtMb,  
public : #O~XVuvF0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SVagT'BB  
H6gU?9%  
template < typename Cond > ' _dzcN,z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K$H <}e3  
} ; piOXo=9H.  
Po(]rQbE  
9GgA6#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q_ %cbAcD  
最后,是那个do_ $+cAg >  
- hzjV|  
+Ng0WS_0  
class do_while_invoker ahJ1n<  
  { B<7/,d'  
public : =oX>Ph+ P  
template < typename Actor > 1DE@N1l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,Ol (piR  
  { \hlR]m!C  
  return do_while_actor < Actor > (act); /- 4$7qd  
} oE?QnH3R  
} do_; 3xNMPm  
Q$ri=uB;+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I;7nb4]AmF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1tB[_$s  
最后来说说怎么处理break和continue BByCM Y  
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。 .R5y:O  
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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