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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5m&Zq_Qe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {z/Y~rf  
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, 'rQ>Z A_8  
')>&:~  
%2D9]L2Up  
ULkhTB  
  class filler $,~D-~-  
  { qA6;Q$  
public : :vkTV~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K=82fF(-  
} ; +1%7*2q,  
Cl5l+I\1  
&I$MV5)u  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ("B[P/  
3ud_d>  
Wc+)EX~KS  
h+7THMI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kKqb:  
zn'F9rWx>  
F"<TV&xf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 69$[yt>KYz  
usR: -1{  
k*3F7']8  
~SRK}5E  
二. 战前分析 $Dm2>:Dmt  
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!:^+F/  
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 &6`h%;a/&  
lef,-{X-  
R6A{u(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =k\V~8XZ  
  /* --------------------------------------------- */ *Jy'3o  
vector < int *> vp( 10 ); ZYy?JDAO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j%m9y_rg}  
/* --------------------------------------------- */ `'Af`u\R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )E.!jL:g  
/* --------------------------------------------- */ 0//?,'.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K*_5M  
  /* --------------------------------------------- */ $ &Ntdn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fvDt_g9oI  
/* --------------------------------------------- */ F5|6*K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \qA g] -  
5HZt5="+  
.MzVc42<  
hv.$p5UY*  
看了之后,我们可以思考一些问题: #~(VOcRI  
1._1, _2是什么? ? %9-5"U[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 69{BJ] q  
2._1 = 1是在做什么? x"9e eB,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `EUufTYi  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &]'{N69@d?  
oWu2}#~z_  
W/3,vf1  
三. 动工 7 )`U%}R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +M"Fv9  
2+7r Lf`l  
gxIGL-1M  
:4f>S) m  
template < typename T > O"$uw  
class assignment y\Z$8'E5W  
  { Sd !!1a s  
T value; #JFTD[1  
public : PtUea  
assignment( const T & v) : value(v) {} `*J;4Ju@  
template < typename T2 > McRAy%{z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8T7E.guYr  
} ; wE.CZ% f  
?+]prbt)  
.>Gnb2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LX [_6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \{HbL,s  
gkJL=,  
QxSJLi7t  
>VQP,J{  
  class holder Kyz!YB  
  { #E?TE  
public : `u z R!^X  
template < typename T > !\ IgTt,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OD*\<Sc  
  { csceu+ IA  
  return assignment < T > (t); lTe7n'y^^  
} KxZO.>,  
} ; `K,{Y_  
L9|55z  
Ho}"8YEXNV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Rr'#OxF  
Ry@QJn I<  
  static holder _1; UE-<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kK27hfsw  
E<j}"W$a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p(jY2&g  
而不用手动写一个函数对象。 /k$h2,O"*  
0]3 ,0s $}  
hV(>}hb  
WF)(Q~op0U  
四. 问题分析 G E=J Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  I~'%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lEcZ/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3@qy}Nm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S'Hb5C2u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #H'j;=]:  
_2eRH@T  
五. 问题1:一致性 O_zW/#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LW={| 3}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P=.yXirm?  
mv5=>Xc6  
struct holder +VJS/  
  { ! :[`>=!  
  // #Tz$ona  
  template < typename T > 'jw?XtG  
T &   operator ()( const T & r) const w\"~ *(M  
  { #GDnV/0)  
  return (T & )r; m#}41<  
} 9O8na 'w  
} ; MI: rH  
-/x= `S*  
这样的话assignment也必须相应改动: .!fhy[%o:D  
:y/1Jf'2f  
template < typename Left, typename Right > 03ol6y )C  
class assignment WpPm|h  
  { 4LEWOWF}  
Left l; r8.`W\SKX  
Right r; Z~g6C0  
public : p<eu0B_V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `!`g&:Y  
template < typename T2 > I~^t\iujs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 291"0  
} ; F9ys.Bc  
6:fHPlqW  
同时,holder的operator=也需要改动: 7Ei,L[{\i#  
ans(^Up$  
template < typename T > 04K[U9W3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _d|CO  
  { iS p +~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R[C+?qux  
} S:bYeD4  
q7}rD$  
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。 Y X`BX$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `fnU p-  
{\1:2UKkr  
return l(rhs) = r; X#ZQpo'h  
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。 b< dwf[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ',WnT:  
eD|p1+76  
template < typename Tp > YiO3.+H  
class constant_t  i/vo  
  { 3WVH8Sb  
  const Tp t; Fy; sVB  
public : fH@P&SX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ty"|yA  
template < typename T > r}**^"mFy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XIGz_g;#'w  
  { H*m3i;"4p\  
  return t; B\73 Vf  
} -wh?9 ?W  
} ; h SeXxSb:  
]9 JLu8GO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R)@2={fd}  
下面就可以修改holder的operator=了 -JEiwi,  
J~]Y  
template < typename T > |)+s,LT5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oe'f?IY  
  { %,1xOl4l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "t.Jv%0=  
} H zMr  
9{GEq@`7  
同时也要修改assignment的operator() _o52#Q4   
%(uYYr 6  
template < typename T2 > 3 T1,:r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V0l"tr@  
现在代码看起来就很一致了。 -;:.+1   
K7 J RCLA  
六. 问题2:链式操作 "1l$]= C*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e9=UTn{!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 22T\ -g{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 h-f`as"d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `f[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hCOCX_  
i V$TvD+  
template < typename T > `j1b5&N;7  
struct result_1 gTS} 'w{  
  { @*9c2\"k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YYN'LF#j  
} ; 4St-Q]Y _  
BXb=N E  
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: fTOGW`s^  
7D KTd^^M  
template < typename T > 68?> #o865  
struct   ref +SB>>  
  { 8\X-]Gh\^  
typedef T & reference; Q}: $F{  
} ; {>3J96  
template < typename T > :cxA  
struct   ref < T &> +n%d,Pz  
  { @DNwzdP  
typedef T & reference; y;if+  
} ; IAHQT < ]  
Hl#?#A5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d=p=eUd2  
Nz77" kC  
template < typename T > E !9(6G4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )H>?K0I  
  { U2Tw_  
  return l(t) = r(t); .iC!Ttr  
} _-T^YeQ/  
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。 bzXeG;c<7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oF~+L3&X  
:4r{t?ytXw  
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 dBkM~"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lhC^Upqw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G J{XlH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pav W@  
最后的布局是: kz/"5gX:  
                Add 8RI'Fk{  
              /   \ VaW^;d#  
            Divide   5 %Z3B9  
            /   \ Sy/Z}H  
          _1     3 *3KSOcQ  
似乎一切都解决了?不。 rEMe=>^   
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。 OQIr"  
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。 Zq~Rkx  
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: ;Nw)zS  
HUChg{[  
template < typename Right > <L('RgA@X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ' GUCXx  
Right & rt) const v5 @9  
  { BM{*5Lf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >m:n6M'r  
} 8 (ot<3(D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6M ;lD5(>  
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。 ?t/G@  
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。 t2iQ[`/?~  
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。 ~"\WV4}`v  
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。 #~m 8zG  
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? Qr_0 L  
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: e"%uOuIYX  
oj[~H}>  
template < class Action > kL F~^/  
class picker : public Action N^M6*,F,J  
  { 1% C EUE  
public : {r~=mQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?t<g|H/|6  
  // all the operator overloaded H#u N&^+H  
} ; lCgzQZ  
yk'L_M(=  
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。 sYfm]Faz  
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: )vUS).;S`  
|~ytAyw  
template < typename Right > dC;&X g`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ts% n tnvI  
  { ;.Ld6JRunw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 764eXh  
} /1p5KVTKv  
6<9}>Wkf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <5"&]! .  
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。  ^We}i  
OFBEJacy  
template < typename T >   struct picker_maker }.pqV X{ d  
  { PhPe7^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %#o@c  
} ; <d"nz:e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Fe %Vp/  
  { d!46`b$rd  
typedef picker < T > result; Io"3wL)2  
} ; d >NO}MR  
"iGQ1#6|d  
下面总的结构就有了: sv&^sARN  
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。 +'Y?K]zbt  
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。 5JEOLPS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5rfDm  
至此链式操作完美实现。 Td|u-9OM  
Rc3!u^?u  
?0M$p  
七. 问题3 }30Sb &"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +0)M1!gK  
YR? E z<p  
template < typename T1, typename T2 > |h%HUau  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eXD~L&s[  
  { ~1E!Co  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .jg@UAK  
} 3~7!=s\v  
EJ>rW(s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: F:d2;  
zy%0;%  
template < typename T1, typename T2 > Trs2M+r)  
struct result_2 '&hd^9]Lo  
  { d"IZt;s/,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Phk3Jv  
} ; O$;#GpR  
`d^Q!QxE  
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? |5%T)  
这个差事就留给了holder自己。 !H@HgJ -  
    =+UtA f<n  
+Adk1N8  
template < int Order > ^ >&#F[aT  
class holder; 1pg#@h[|t  
template <> \q*-9_M  
class holder < 1 > @"BhKUoV$K  
  { X(eW+,H  
public : Qu,R6G  
template < typename T > +lfO4^V  
  struct result_1 %gs?~Xl)]  
  { mj?Gc  
  typedef T & result; ~;]kqYIJ  
} ; DQ3 L=  
template < typename T1, typename T2 > PVH Or^  
  struct result_2 ,`RX~ H=C  
  { n?$c"}  
  typedef T1 & result; =Gu&0f  
} ; u8.Tu7~  
template < typename T > .)$MZyo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z/+{QBen8  
  { zCQP9oK!  
  return (T & )r; T*SLM"x  
} 54Rp0o tv  
template < typename T1, typename T2 > .D ^~!A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =R' O5J  
  { n42\ty9  
  return (T1 & )r1; _tX=xAO9  
} Y2XxfZ j  
} ; AEaN7[PQx|  
|nWEuKHy  
template <> ?T_MP"  
class holder < 2 > g)^s+Y  
  { De^:9<{jc  
public : [520!JhZY  
template < typename T > \eNB L[  
  struct result_1 M;Pry 3J  
  { lq"X_M$  
  typedef T & result; 1P[x.t#  
} ; 8U(o@1PT  
template < typename T1, typename T2 > [tof+0Y6  
  struct result_2 H7.l)'  
  { B~ i  
  typedef T2 & result; ]vB\yQE  
} ; D-LOjMe  
template < typename T > I=#`8deH(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z`t~N  
  { "FA. T7G  
  return (T & )r; >h\u[I$7  
} Lo_+W1+  
template < typename T1, typename T2 > fn,hP_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RC[Sa wA  
  { 3: WEODV2  
  return (T2 & )r2; ,lA @C2 c  
} OqIXFX"  
} ; 5N $XY@  
aIFlNS,y  
ih/E,B"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 / @"{u0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pXl[I;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &l7E|.JE  
0y,w\'j  
return l(i, j) = r(i, j); 5 | ,b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I/tMFg  
ap )B%9  
  return ( int & )i; Uzzm2OS`  
  return ( int & )j; D0xQXC3$`  
最后执行i = j; qjhV/fsfb  
可见,参数被正确的选择了。 F/BR#J1  
'7el`Ff  
jw=PeT|  
GW;%~qH[,  
"}qs +  
八. 中期总结 aH{)|?  
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: eIalcBY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /Yp#`}Ii  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lP`BKc,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \alV #>J5  
]}N01yw|s  
)h]#:,pm  
$~.YB\3  
KH;~VR8"/  
O6G'!h\F  
九. 简化 ]$Z:^" JS3  
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。 s2G9}i{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N$]er'`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \\<=J[R.M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  &Q~W{.  
  +-*/&|^等 iOURS  
2. 返回引用。 w'(/dr  
  =,各种复合赋值等 Xj/z),  
3. 返回固定类型。 *"8Ls0!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B+`4UfB]Z}  
4. 原样返回。 )xyjQ|b  
  operator, (^ EuF]  
5. 返回解引用的类型。 I* C~w  
  operator*(单目) rMxIujx  
6. 返回地址。 ulIEx~qP  
  operator&(单目) 5F~l;zT  
7. 下表访问返回类型。 \6SjJ]o>  
  operator[] )Q =>7%ZA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Yu3S3aRE  
  operator<<和operator>> 4G(7V:  
K'r;#I|"J  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %|(c?`2|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #mu L-V  
(~^fx\-S  
template < typename Left > lJu^Bcrv  
struct value_return ( 4L/I  
  { BM,hcT r?  
template < typename T > v{a%TA9-  
  struct result_1 Q!1;xw~  
  { WZNq!K H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &[-(=43@  
} ; xeU|5-d'  
,O5X80'.g  
template < typename T1, typename T2 > zg<-%r'$  
  struct result_2 . |T=T0^  
  { B]"`}jn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^_bG{du  
} ; `sCaGCp  
} ; ,-y9P  
XJ4f;U  
NVv <vu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T(7`$<TQ  
w I_@  
下面我们来剥离functor中的operator() DQXUh#t\(]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?8V.iHJk  
eTx9fx w  
return l(t) op r(t) ux&"TkEp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `3rwqcxA  
return op l(t) yv[j Pbe  
return op l(t1, t2) }UW7py!TN  
return l(t) op luf5-XT  
return l(t1, t2) op I$xZV?d.  
return l(t)[r(t)] /IUu-/ D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )Fv.eIBY  
 l!|c_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J2W-l{`r<  
单目: return f(l(t), r(t)); ~:z.Xu5m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pqomi!1  
双目: return f(l(t)); LW]fme<V?  
return f(l(t1, t2)); =*,SD  
下面就是f的实现,以operator/为例 K?^;|m-  
'K,\  
struct meta_divide t_3j_`  
  { 1(?4*v@B  
template < typename T1, typename T2 > .zO2g8(VR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c1'@_Is  
  { X,|8Wpi=  
  return t1 / t2; FXof9fa_B  
} N6y9'LGG`  
} ; |RiJ>/ MK\  
!2LX+*;  
这个工作可以让宏来做: K&|h%4O  
15g! Q *v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,&t+D-s<f  
template < typename T1, typename T2 > \ !!1?2ine  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dE7x  SI  
以后可以直接用 IK2da@V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2a$. S " ?  
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 g<:Lcg"u  
(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。。。) JY0aE  
>H;i#!9,  
FQ< -Wc  
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 7]h%?W !  
]ZY2\'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9jkz83/+<  
class unary_op : public Rettype %v0M~J}+  
  { QJ2]8K)+C  
    Left l; i 9) G t  
public : v/`D0g-uX)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (u,)v_Oo]a  
c?A$Y?|9  
template < typename T > v"bWVc~H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T`bYidA  
      { ,"%C.9a  
      return FuncType::execute(l(t)); Z,).)y#B  
    } /s\ m V  
}T?X6LA$I8  
    template < typename T1, typename T2 > 4era5=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) O0Cz n  
      { +MoUh'/u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cI=6zMB  
    } TjW!-s?S  
} ; OdzeHpH3g  
|p|Zv H  
Ds`e-X)O;\  
同样还可以申明一个binary_op smn"]K  
MpCPY"WLL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;KL7SM%g4  
class binary_op : public Rettype D#g -mqar:  
  { E'QAsU8pP  
    Left l; -+".ut:R  
Right r; I\@r ~]+y  
public : *QC6zJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7~h3B<  
h[ .  
template < typename T > \((iR>^|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dfDjOZSL  
      { I5Vn#_q+b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `0d 0T~  
    } jl,gqMn"V  
/ ;`H )  
    template < typename T1, typename T2 > E)v~kC}7.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const noZbsI4  
      { K.Xy:l*z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h3MdQlJ&  
    } 22l'kvo4"  
} ; F&M d+2  
xIM,0xM2  
`~GXK  
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 B>2=IZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^{Y,`F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eD>b|U=/  
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。 +b|F_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k6tCfq;  
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。。。 =M\yh,s!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bxXpw&  
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) GkAd"<B  
下面是修改过的unary_op -X.#Y6(  
14,)JZN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UTA|Ps$  
class unary_op k[Em~>m  
  { ` H'G"V  
Left l; TFSdb\g  
  < 5zR-UA>  
public : oC&}lp)q  
omfX2Oa2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A*h8 o9M  
>.?yz   
template < typename T > aBA oSn  
  struct result_1 %'2P4(  
  { P;5)Net1X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OM EwGr(  
} ; pH'Tx>  
wT@Z|.)  
template < typename T1, typename T2 > iq;\},  
  struct result_2 3D|Lb]=  
  { 8lF9LZ8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }QE.|.fA1  
} ; $Itmm/M  
"*lx9bvV_  
template < typename T1, typename T2 > ZU\$x<,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }e7Rpgu  
  { Wv4$Lgr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (:iMs) iO{  
} \mb4leg5  
c&c  
template < typename T > 8lk/*/} =<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *l7 `C)  
  { P]+B}))  
  return OpClass::execute(lt(t)); `,O7S9]R+  
} {z oGwB  
%Wtf24'o;v  
} ; =ejcP&-V/  
F8%^Ed~@  
xF_u:}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 6~dAK3v5  
好啦,现在才真正完美了。 O"\4[HE^  
现在在picker里面就可以这么添加了: S^s-md>  
Ar%*NxX  
template < typename Right > _`2%)#^ o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '(K4@[3t  
  { dsIbr"m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5<Kt"5Z%7  
} B)q}]Qn  
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。 2a@X-Di  
r\m{;Z#LJm  
AbNr]w&pXC  
-x ?Z2EA!  
rfDGS%!O%  
十. bind e N`+r  
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。 g$Tsht(rHD  
先来分析一下一段例子 .-$3I|}X=  
cqU6 Y*n  
[n9l[dN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M^ * ~?9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C:1(<1K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a`Bp^(f}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 AO<T6 VK  
我们来写个简单的。 nOC\ =<Nsg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V lZ+x)E  
对于函数对象类的版本: B7Ket8<J  
U&"L9o`2  
template < typename Func > EWJB /iED  
struct functor_trait Z|K HF"  
  { |QS|\8g{0V  
typedef typename Func::result_type result_type; Rk9n,"xpv  
} ; tGOJ4 =  
对于无参数函数的版本: bWL!=  
}P.s  
template < typename Ret > V@0T&#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F6vsU:TfB  
  { .H|Z3d!Jj  
typedef Ret result_type; :h@V,m Z  
} ; w&@tP^`  
对于单参数函数的版本: [Or1  
Q & /5B  
template < typename Ret, typename V1 > c@>ztQU*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KXMf2)pa  
  { Lginps[la  
typedef Ret result_type; lLQcyi0  
} ; tDETRjTA  
对于双参数函数的版本: &pK0>2  
&zYQ H@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +1#;s!e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K^x{rn.Zf  
  { A8ViJ  
typedef Ret result_type;  +At [[  
} ; *6JA&zj0B  
等等。。。 /yU#UZ4;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z +/3rd  
c RI2$|  
template < typename Func > 4+8)0;<H  
struct func_return S^R dj ]  
  { @ws&W=NQ  
template < typename T > JQb{?C  
  struct result_1 Vu_oxL}  
  { e&ti(Q=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ft;x@!h%  
} ; |HAbZd7PG  
U ]pE{ ^\w  
template < typename T1, typename T2 > rFcz 0  
  struct result_2 ~xzr8 P  
  { b!t[PShw^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8Z}%,G*n  
} ; 3]S_w[Q4  
} ; / 8O=3  
)h ,v(Rxa  
tF[) Y#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m +A4aQ9  
)E9c6'd  
template < typename Func, typename aPicker > O<fy^[r:`  
class binder_1 ]9_tto!/  
  { 1.%|Er 4  
Func fn; 0x*1I1(c  
aPicker pk; q1 HJ_y  
public : KrP?*yk  
'Rnzu0<lF  
template < typename T > #^9bBF/  
  struct result_1 NJJ=ch  
  { %,$xmoj9O]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sv=e|!3f[k  
} ; #n&/v'!\  
4SUzR\  
template < typename T1, typename T2 > T5`ML'Dej  
  struct result_2 G9&2s%lu.e  
  { I>rTqOK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IqlCl>_j  
} ; [qY yr  
=XYc2. t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @?s>oSyV  
}72\Aw5  
template < typename T > I[rR-4.F]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iWWtL  
  { 6RIbsy  
  return fn(pk(t)); ; Ows8  
} X}G$ON  
template < typename T1, typename T2 > E el*P M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %J'/cmR&  
  { D,*|:i  
  return fn(pk(t1, t2)); [$K8y&\L  
} zT}vaU 6  
} ; h#Rza-?"\  
hrJ(][8  
G8'{nPA~  
一目了然不是么? t<c7%i#Od  
最后实现bind ObZhQ.&  
RFsUb:%V7-  
q'trd};xR  
template < typename Func, typename aPicker > L!Tvz(_7f6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) byP<!p*  
  { )Vy0V=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dHAT($QG  
} `uLr^G=;  
Qm7];,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Uufig)6  
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。 ?zP 2   
t+d7{&B  
十一. phoenix |d~'X%b%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M^OYQf  
rF}Q(<Y86  
for_each(v.begin(), v.end(), U<F|A!Fg  
( 6.tA$#6HP  
do_ gT=pO`a  
[ zqt%x?l  
  cout << _1 <<   " , " 3H<%\SYp  
] myVa5m!7Q  
.while_( -- _1), {d#sZT  
cout << var( " \n " ) I%:?f{\  
) G*_]Lz(N  
); T)<^S(5 7  
 96;5  
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: sk07|9nU  
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 O..{wdZy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6d5J*y2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RX{} UmU<  
kWa5=BW2f  
,K@[+ R!  
template < typename Cond, typename Actor > trjpq{,[U  
class do_while I.Catm2  
  { z3 ^_C`(F  
Cond cd; Is6}VLbB  
Actor act; 5~UW=   
public : ^kC!a>&  
template < typename T > .>r3ZwrE'  
  struct result_1 `#<UsU,~Lu  
  { |RD )pvVM  
  typedef int result_type; R#YeE`K  
} ; 9D`K#3}  
x'?p?u~[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2[=3-1c  
"~.4z,ha  
template < typename T > Yh^8 !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S8kzAT  
  { $"( 15U  
  do 0=U|7%dOL  
    { A4rMJ+!5  
  act(t); %A3m%&(m&%  
  } WB_BEh[>j  
  while (cd(t)); x8C\&ivn  
  return   0 ; LibQlNW\  
} IS!OO<  
} ; (x\VGo  
Vh;|qF 9  
vm;%713#1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `YwJ.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。 yEjiMtQll]  
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。 \p.yR.  
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。 >l%8d'=Jl  
下面就是产生这个functor的类: F_-xp1|  
8oI|Z=  
/;}%E  
template < typename Actor > J2 )h":2  
class do_while_actor ?%~^PHgZ|  
  { S[7^#O.)  
Actor act; v,*C>u\3s  
public : jTg~]PQ^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5_](N$$  
d^M*%az  
template < typename Cond > !x ~s`z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "P|n'Mx  
} ; WvArppANo  
5oCg&aT  
~4=*kJ#7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RR:%"4M  
最后,是那个do_ mj9sX^$ dE  
i\^4EQ  
VoUo!t:(+  
class do_while_invoker QD3tM5(Yr  
  { P%Vq#5  
public : a:l-cZ/!  
template < typename Actor > YU8]W%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;/Z-|+!IJt  
  { 0,m]W)  
  return do_while_actor < Actor > (act); eC%Skw  
} Cy/VH"G=  
} do_; e Csk\f`  
U+>M@!=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _4)z:?G5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &wY$G! P  
最后来说说怎么处理break和continue RjvW*'2G  
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。 =9 )k:S(  
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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