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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 51usiOq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OOwJ3I >]>  
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, >,1LBM|0u  
T!E LH!  
W%:zvqg v  
f>PU# D@B  
  class filler 7 {<lH%Tn  
  { P;[mw(  
public : 4h(Hy&1C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hQeZI+  
} ; ?uv%E*TU  
2F]MzeW  
s o s&  
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: 34+}u,=  
KfS^sT  
5eJd$}Lbc  
)2hoO_l:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wkw/AZ{27  
tam/FzVw  
7Kjq1zl;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^5F/=TtE G  
i>}z$'X  
)I9(WVx!]  
}(6k7{,Gw,  
二. 战前分析 .? / J  
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。 [?2mt`g  
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 !9NAm?Fw  
WDR!e2G  
nrS_t y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G}*B`m  
  /* --------------------------------------------- */ :4d7%q  
vector < int *> vp( 10 ); 6;DPGx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &n wg$z{Y  
/* --------------------------------------------- */ >Fh@:M7z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }% *g\%L  
/* --------------------------------------------- */ i&KODhMpP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a4YyELXe  
  /* --------------------------------------------- */ ^(3k uF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `Ea3z~<7M  
/* --------------------------------------------- */ ?;Qk!t2U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :SGQ4@BV  
O'(vs"eN  
&$f?XdZ7  
4YC`dpO'  
看了之后,我们可以思考一些问题: dQb?Zi7g  
1._1, _2是什么? 9OBPFF  
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。 &rubA  
2._1 = 1是在做什么? =\.|'  
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。 w8Yff[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。 |Sq>uC)  
$G[##j2  
he #iWD'  
三. 动工 JZ [&:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L`v,:#Y   
q)X&S*-<o~  
w93,N+es6  
!/SFEL@_B  
template < typename T > ;iVyJZI  
class assignment Sz&`=x#  
  { cA kw5}P   
T value; 4(]k=c1<  
public : ikC;N5Sw  
assignment( const T & v) : value(v) {} &[uGfm+@  
template < typename T2 > CDhk!O..  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5o*x?P!$  
} ; %qMk&1  
iuEdm:pW  
ns-x\B?^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %k_JLddlW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @B6[RZR  
[sBD|P;M  
_=b[b]Ec$s  
w# ['{GL  
  class holder Y9N:%[ :>W  
  { (;N_lF0  
public : 0ro+FJ r  
template < typename T > a/1{tDA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X9J^Olq  
  { 9TLP(  
  return assignment < T > (t); l; 4F,iI  
} qM)^]2_-  
} ; /+iaw~={"  
5ym =2U  
UT-=5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =0Mmxd&o=M  
%Vq@WF  
  static holder _1; :BS`Q/<w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7@\iBmr6  
,aeFEsi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q!n|Ju<  
而不用手动写一个函数对象。 4{V=X3,x  
PuWF:'w r  
j,Y=GjfGM  
W$W7U|Z9y+  
四. 问题分析 tF 4"28"h  
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。 z|Xl%8  
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。 LS`Gg7]S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =B\ ?(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hn-S$3')`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;rX4${h  
X!m/I i$q  
五. 问题1:一致性 ty ~U~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^t"\PpmK<d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <m!\Ma  
@m6E*2Gg  
struct holder +.=a R<Q  
  { kciH  
  // `k+k&t  
  template < typename T > y(HR1v Q;Z  
T &   operator ()( const T & r) const q(C+D%xB  
  { ev>: 3_ s  
  return (T & )r; +Fk.B@KT,  
} P)3e^~+A  
} ; ?w.Yx$Z"  
: v]< h  
这样的话assignment也必须相应改动: 6i%)'dl  
_$\T;m>'A  
template < typename Left, typename Right > Ky+TgR  
class assignment D_@^XS  
  { b |EZ;,i  
Left l; JSM{|HJxh  
Right r; ~o+u:]  
public : j=7]"%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `'~|DG}a  
template < typename T2 > ?D#Vha  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q o'1Pknz  
} ; GYBM]mW^ W  
{YkW5zC(L  
同时,holder的operator=也需要改动: wi!Ml4Sb  
pl%ag~i5  
template < typename T > >o@WT kF]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h' 16"j>  
  { >y1/*)O9~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nD!^0?  
} ZEB1()GB  
IgVxWh#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^OUkFH;dG?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V r y#  
 `=oN&!  
return l(rhs) = r; M$w^g8F27H  
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。 aw(P@9]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DY1o!thz)  
bygwoZ<E  
template < typename Tp > "UE'd Wz  
class constant_t UXd\Q''  
  { pJ{sBp_$  
  const Tp t; _r&#Snp  
public :  @521 zi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zITXEorF!J  
template < typename T > qh=lF_%uj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )J 0'We  
  { IuPwFf)  
  return t; ztf(.~  
} es.`:^A  
} ; 2lQ'rnqS)  
rK];2[U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u+hzCCwtR  
下面就可以修改holder的operator=了 T\OLysc  
z*:^*,  
template < typename T > u ; I5n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,#<"VU2bC  
  { sC/T)q2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F$)Ki(m q  
} vQA: \!  
tvP"t{C6,  
同时也要修改assignment的operator() JTx&_Ok#  
REw!@Y."  
template < typename T2 >  pCv=rK@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2+0'vIw}  
现在代码看起来就很一致了。 Hf#/o{=~}  
{<bByHT!  
六. 问题2:链式操作 %6 Bt%H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fuQ? @F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ehg5u'cj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  Y]P]^3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Dk:Zeo]+my  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F`'e/  
B6,"S5@  
template < typename T > 9v^MZ ^Y{  
struct result_1 8%Pjx7'<  
  { zL1H[}[z+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fY\QI =  
} ; _uL m!ku  
Uc \\..Cf  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <UeO+M(  
7)~/`w)P  
template < typename T > HdLVXaD/  
struct   ref Kx ';mgG#$  
  { K5b8lc  
typedef T & reference; A2]N :=  
} ; "#(]{MY  
template < typename T > IS"UBJ6p  
struct   ref < T &> 7x`uGmp1  
  { FD[* mCGZ  
typedef T & reference; )'92{-A0  
} ; (eHvp  
<Cm:4)~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )t0t*xu#  
jRzR`>5  
template < typename T > eo"6 \3z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l1a=r:WhH  
  { ~,.Agx  
  return l(t) = r(t); TR| G4l?  
} % `\8z  
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。 J7$5<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RytQNwv3  
qd"*Td  
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 P5kkaLzG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: db4Ol=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L Ktr>u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pz~AsF  
最后的布局是: )N<>L/R  
                Add g;Bq#/w  
              /   \ #N wlKZ-  
            Divide   5 Sw>AgES  
            /   \ KR#Bj?fz-H  
          _1     3 [p|-G*=00  
似乎一切都解决了?不。 buq3t+0  
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。 yin"+&<T  
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^KV#_{S  
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: L9&Z?$6J_p  
t: r   
template < typename Right > <5G*#0gw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i e%ZX  
Right & rt) const $D1Pk  
  { *[k7KG2_U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _"Y;E  
} (WX,&`a<$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dyD =R  
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。 I"y=A7Nq  
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。 OiZPL"Q(K  
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。 -(@dMY  
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。 "EDn;l-Q  
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? p~En~?<  
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: 3T%WfS+  
aa8WRf  
template < class Action > /&Khk #  
class picker : public Action 8tY],  
  { rer=o S  
public : 77.5 _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FX4](oM  
  // all the operator overloaded RV.*_FG  
} ; 52,pCyU  
qJKD| =_  
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。 hT#[[md"  
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: `fj(xrI  
iO(9#rV  
template < typename Right > Atzp\oO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dq[j.Nmq  
  { JY~s-jxa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /)e&4.6  
} \M'b %  
J+kxb"#d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;a[56W  
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。 2(Vm0E  
fYl$$.  
template < typename T >   struct picker_maker A!x_R {,yH  
  { N yFa2Ihd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pg;agtI  
} ; S2@[F\|r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 120<(#  
  { D9 OS,U/l  
typedef picker < T > result; H_3S#.  
} ; gQCkoQi:j  
h 1:uTrtA  
下面总的结构就有了: ,yNPD}@v>  
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。 .yd{7Te  
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。 80x %wCY`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3 8m5&5)1F  
至此链式操作完美实现。 Y, )'0O  
}[SWt3qV1  
%F` c Nw]  
七. 问题3 k^:$ETW2 D  
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。 j]6 Z*AxQ  
&>ii2% 4  
template < typename T1, typename T2 > !LVWggk1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P*BA  
  { e%afK@c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tK`sVsm>  
} XTUxMdN  
"@;q! B.qo  
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: O&!+ni  
=) $a>N  
template < typename T1, typename T2 > f nX!wN  
struct result_2 Kzb&aOw  
  { J$%mG*Y(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?kI-o0@O.  
} ; @TdPeTw\  
N4}j,{#  
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? &jT>)MXPu  
这个差事就留给了holder自己。 U@@#f;&  
    P>+{}c}3I  
/QZnN?k  
template < int Order > 3?|Fn8dQR.  
class holder; T2P0(rEz  
template <> ?Lbw o<E  
class holder < 1 > ;XMbjWc  
  { Zrr3='^s  
public : rW0# 6  
template < typename T > Q.*qU,4);  
  struct result_1 MRwls@z=  
  { <x,u!}5J  
  typedef T & result; F42r]k  
} ; @F]6[  
template < typename T1, typename T2 > Cg |_ ) _w  
  struct result_2 $W<H[k&(B  
  { tO~DA>R  
  typedef T1 & result; M}k )Ep9  
} ; mL?9AxO  
template < typename T > < N}UwB&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "WdGY*r  
  { bae .?+0[  
  return (T & )r; Z3<>Z\6D  
} #UG|\}Lp  
template < typename T1, typename T2 > ZSuUmCm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MUh )  
  { Kn SXygT  
  return (T1 & )r1; QXY-?0RO#  
} };o6|e:2E  
} ; *]nha1!S  
7L|w~l7R~  
template <> pk%I98! Jy  
class holder < 2 > ,%w_E[2  
  { ({zt=}r,  
public : 8xJdK'  
template < typename T > MCD]n  
  struct result_1 =;-/( C  
  { `r e]Q0IO  
  typedef T & result; @vh3S+=M  
} ; \$}xt`6p  
template < typename T1, typename T2 > p%EU,:I6  
  struct result_2 .Qg!_C  
  { kSv?p1\@&P  
  typedef T2 & result; $qYtN`b,  
} ; d/!sHr69  
template < typename T > RIJ+]uir4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $v#Q'?jE  
  { JR|yg=E  
  return (T & )r; D|/Azy.[  
} .7++wo!,  
template < typename T1, typename T2 > O`~G'l&@T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )HNbWGu  
  { BQ{Gp 2N  
  return (T2 & )r2; S}gUz9ks  
} mf=,6fx28  
} ; =K I4  
0N$tSTo.-<  
&Y%Kr`.h  
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> >。 "%dWBvuO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HK) $ls  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j*t>CB4  
[wG?&l$.KB  
return l(i, j) = r(i, j); tQ_;UQlX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) { :xINQ=}D  
IzF7W?k  
  return ( int & )i; U>7"BpC  
  return ( int & )j; hSSF]  
最后执行i = j; 0kS[`a(}J  
可见,参数被正确的选择了。 M;OY+ |uA  
Vh$~]>t:f  
:BKY#uH~  
XL c&7  
+Gqh  
八. 中期总结 ;Xg6'yxJ  
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: Un@B D}@\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Jhu&MWg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~z#Faed=a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A ^ $9[_  
A\ds0dUE  
!;.i#c_u  
} R!-*Wk  
>DVjO9Kf  
u4bPj2N8I  
九. 简化 (2(I|O#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 htk5\^(X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !^cQPX2<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]^$&Ejpe#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |C?<!6.QmV  
  +-*/&|^等 <use+C2  
2. 返回引用。 ke_Dd?  
  =,各种复合赋值等 ZGK*]o =)  
3. 返回固定类型。 L3lf28W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G 5w:  
4. 原样返回。 QE[ETv  
  operator, 6 DqV1'  
5. 返回解引用的类型。 &MsnQP  
  operator*(单目) g#ubxC7t<  
6. 返回地址。 ^eQK.B(  
  operator&(单目) o7S,W?;=5  
7. 下表访问返回类型。 \gaGTc2&  
  operator[] Ug*:o d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Os' 7h  
  operator<<和operator>> !q=ej^(S  
Bi/=cI  
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。 u'M \m7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,2q LiE>  
)%Z<9k  
template < typename Left > Bm2"} =  
struct value_return = zW}vm }  
  { Zm,<2BP>  
template < typename T > +!Q<gWb  
  struct result_1 ))V)]+  
  { [R*UPa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fw kX-ON  
} ; $HT {}^B  
e8 4[B.  
template < typename T1, typename T2 > W(a31d  
  struct result_2 `VY -3  
  { bDVz+*bU}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pt<!b0G  
} ; &Q 7Q1`S  
} ; +pp|Qgr 3  
RhIRCN9  
zC #[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^55#!/9  
}/q]:3M|  
下面我们来剥离functor中的operator() ~c~N _b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =u W+>;]  
TbbtD"b?  
return l(t) op r(t) Cfqgu;m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]+\;pb}bq  
return op l(t) ~6L\9B )  
return op l(t1, t2) z}&w7 O#   
return l(t) op :5IbOpVM  
return l(t1, t2) op PrqN5ND  
return l(t)[r(t)] 4<g,L;pUU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .<5 66g}VP  
xU+c?OLi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <|9s {z  
单目: return f(l(t), r(t)); `6;%HbP$W+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {^zieP!  
双目: return f(l(t)); Z~)Bh~^A  
return f(l(t1, t2)); k"X<gA  
下面就是f的实现,以operator/为例 0J7)UqMf.  
}@%A@A{R  
struct meta_divide ,paD/  
  { qE?*:$  
template < typename T1, typename T2 > %_C!3kKv~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Hh`x>{,|S  
  { `7$0H]*6  
  return t1 / t2; ~x;1&\'k  
} }qU(G3  
} ; l2Z!;Wm(  
@)=\q`vV  
这个工作可以让宏来做: $?RxmWsP  
&6 .r=,BO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uz-O%R-  
template < typename T1, typename T2 > \ veX#K#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +I1>; {{  
以后可以直接用 VsEMF i=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F;$z[z  
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 7 -yf  
(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。。。) pv);LjF  
{"hX_t  
KY 085Fvs  
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 5Y77g[AX2-  
VBV y3fnj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~5LlIpf36|  
class unary_op : public Rettype 46`(u"RP  
  { 9>,$q"M}?  
    Left l; 8U}BSM_<2  
public : MNd8#01q`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _"Yi>.{]  
+Y;/10p  
template < typename T > a{*r^m'N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dn/{  s$\  
      { j)?[S  
      return FuncType::execute(l(t)); '4 T}$a"i  
    } &Luq}^u  
n<RvL^T=  
    template < typename T1, typename T2 > Yzo_ZvL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &ru2&Sz  
      { 0 _ 4p>v:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u.W}{-+kp  
    } ~1e?9D  
} ; Z,~Bz@5`"  
W  &wqN  
BPRhGG|9j  
同样还可以申明一个binary_op L[v-5u)  
<X]'":  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w}2;f=  
class binary_op : public Rettype 4#D=+70'  
  { 5-rG8  
    Left l; 7i(U?\A;.  
Right r; EVs.'Xg<  
public : v&}+ps_W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,au-g)IFZ  
7nr+X Os  
template < typename T > iIrH&}2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d@-s_gw  
      { g Mhn\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); um.s :vj$  
    } .CU~wB@h  
7O)j]eeoL  
    template < typename T1, typename T2 > [fVtQ@-S!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E(t:F^z&D  
      { MPSoRA: h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %K@s0uQ  
    } bWp40&vx  
} ; ynkPI6o  
J*4byu|  
}M_Yn0(3  
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 Wk3R6 V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MZ9{*y[z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N0U6N< w  
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。 T\}?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2AN6(k4o  
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。。。 s^O>PEX&<I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E<=h6Ha  
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) C8^=7H EB  
下面是修改过的unary_op `{1` >5  
8&d s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r7dvj#^  
class unary_op +[W_J z  
  { f+A!w8E  
Left l; c:;m BS>~  
  8M9LY9C  
public : x[%z \  
aX`@WXK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fMg3  
wO\,?SI4  
template < typename T > s+mNr3  
  struct result_1 t?bc$,S"\(  
  { G'>?/l#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #~ikR.-+Eq  
} ; <<Zt.!hS  
J2tD).G  
template < typename T1, typename T2 > ^5BLuN6  
  struct result_2 z>n<+tso  
  { ZAK NyA2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ykq9]Xqhv  
} ; >$^v@jf  
|[%CFm}+?  
template < typename T1, typename T2 > Glz yFj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MSef2|"P#  
  { .Ioj]r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UXU!sd  
} (t^&L  
Os1o!w:m5  
template < typename T > xRTr<j0s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %+>t @F,GM  
  { $x%3^{G  
  return OpClass::execute(lt(t)); j?eWh#[K"  
} {'(1c)q>  
0iy-FV;J  
} ; kqyV UfX$3  
)Fa6 'M  
C3m](%?   
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 >9?BJv2  
好啦,现在才真正完美了。 y[L7=Td  
现在在picker里面就可以这么添加了: *qh$,mp>  
[1Os.G2  
template < typename Right > ^;KL`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  (C1@f!Z  
  { >pS @;t'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  vbol 70  
} , [ogh  
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。 Y(:.f-Du  
 P5&mpl1  
ss8de9T"'  
/CXrxeo  
PA=.)8  
十. bind 9lT6fW`v1Q  
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。 R78=im7  
先来分析一下一段例子 /Dh[lgF0C  
n_8wYiBs(  
^:c:~F6J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Stq [[S5P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AdCi*="m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p_K` `JE  
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。 >_ )~"Ra  
我们来写个简单的。 Hcts^zm2u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T~*L [*F0  
对于函数对象类的版本: E`^?2dv+/  
i;'kQ  
template < typename Func > >Ei-Spy>Xl  
struct functor_trait #7wOr78  
  { SI/@Bbd=  
typedef typename Func::result_type result_type; zmREzP#X  
} ; O@n1E'S/  
对于无参数函数的版本: /M Hml0u  
Wa/&H$d\u@  
template < typename Ret > )ifEgBT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 81(.{Y839_  
  { =Wb!j18]  
typedef Ret result_type; d|nJp-%V  
} ; ?O]iX;2vM  
对于单参数函数的版本: _t9@ vVQ  
{95z\UE}  
template < typename Ret, typename V1 > <Z8I#IPl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;OE=;\  
  { Q%x |  
typedef Ret result_type; 3A~53W$M  
} ; t1y hU"(J  
对于双参数函数的版本: [CCj5N1/  
AqD)2O{VO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8Z^9r/%*Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d#?.G3YmK  
  { 'h?;i2[  
typedef Ret result_type; A;pVi;7  
} ; %J_`-\)"{~  
等等。。。 b IS 3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h^u 9W7.  
m' LRP:9v  
template < typename Func > @kq~q;F  
struct func_return ~ jR:oN  
  {  qac4GZ  
template < typename T > ";I|\ T  
  struct result_1 GMY"*J<E  
  { \xQ10\u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0K0[mC}ZwM  
} ; <> jut  
rPk=9I  
template < typename T1, typename T2 > r306`)kX  
  struct result_2 qyfw$$X  
  { d[b(+sHp a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FwdRM)1)  
} ; "IK QFt'  
} ; q#8$@*I  
H*l2,0&W  
9M$=X-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "y%S.ipWG  
4 Ar\`{c>  
template < typename Func, typename aPicker > $LS$:%i4  
class binder_1 w(sD}YA)  
  { L5E|1T  
Func fn; Nb))_+/  
aPicker pk; U1+X!&OCp  
public : ~S\Ee 2e>  
*?k~n9n5U  
template < typename T > uC _&?  
  struct result_1 M]S&vE{D  
  { %&c+} m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E(5'vr0  
} ; Ol}^'7H  
1NP(3yt%  
template < typename T1, typename T2 > 1:.0^?Gz  
  struct result_2 F2;k6M@  
  { sC8C><y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8P wobln  
} ; LK "47  
IX!Q X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '?q \mi  
;P` z ?>J:  
template < typename T > U!GG8;4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O23dtH  
  { e}Y|' bG  
  return fn(pk(t)); vm3B>ACJ  
} %fS__Tb#u  
template < typename T1, typename T2 > /$'R!d5r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ebbC`eFD  
  { c,$ >u,4  
  return fn(pk(t1, t2)); B( ]=I@L=W  
} RCFocOOn  
} ; xMk0Xf'_  
"?I]h  
(GLd" Zq  
一目了然不是么? J/M_cO*U  
最后实现bind y4aW8J#  
~^U(GAs  
4g}eqW  
template < typename Func, typename aPicker > ;C1]gJZ,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *x^W`i   
  { &cty&(2p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -t92!O   
} AE:IXP|c  
g~5$X{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 93z oJiLRf  
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。 =WaZy>n}7  
hpftVEB  
十一. phoenix N :#"4e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u$7o d$&S  
=.@{ uu;  
for_each(v.begin(), v.end(), Ppw0vaJ^  
( _m;#+`E  
do_ Vb0((c%&  
[ gbP]!d:I  
  cout << _1 <<   " , " Ax D&_GT  
] 95.m^~5  
.while_( -- _1), jU1([(?"  
cout << var( " \n " ) ?8cgQf$  
) {uO=Wkp~7  
); 7$ vs X  
{q9[0-LyJ  
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: 9v=fE2`-  
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 3BBw:)V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ar-N4+!@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %3L4&W _T  
%P!6cyQS  
C_SJ4Sh  
template < typename Cond, typename Actor > KrcL*j&^  
class do_while k"*A@  
  { #G[S  
Cond cd; J2X;=X5  
Actor act; LKCj@NdV  
public : 6,nws5dh  
template < typename T > Wb*A};wE  
  struct result_1 ]>E)0<t  
  { D0'L  
  typedef int result_type; t5r,3x!E  
} ; #0K122oY  
oyQp"'|N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pr |u_^  
W\JbX<mQ  
template < typename T > s-V5\Lip,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u:~2:3B  
  { >w,o|  
  do 2!Bjs?K<bv  
    { jQ &$5&o  
  act(t); SE%B&8ZD  
  } m+y5Q&;f  
  while (cd(t)); inO)Y]|f  
  return   0 ; Nj8 `<Sl  
} gq[|>Rs75  
} ; ,e6n3]W8  
,+0#.N s$  
f+#^Lngo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rkdf htpI  
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。 1P (5+9"s  
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。 aS ]bTYJ'  
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。 z8HOig?  
下面就是产生这个functor的类: ,>H(l$n  
gi26Dtk(h  
X?m"86L  
template < typename Actor > -6wjc rTD  
class do_while_actor &L&6 y()G  
  { J$' Q3k  
Actor act; <m;idfn  
public : )tB:g.2k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ne{2fV>8Ay  
[PVem  
template < typename Cond > AfU~k!4`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WCK;r{p%I  
} ; FW](GWp`:  
S8 +GM  
Q8] lz}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $)UMRG  
最后,是那个do_ /oA=6N#j  
mmE!!J`B  
DG2CpR)S  
class do_while_invoker vuL;P"F4&  
  { g^ @9SU  
public : 2~yYwX  
template < typename Actor > R#D>m8&}3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CC?L~/gPN  
  { " 3ryp A  
  return do_while_actor < Actor > (act); A1VbqA  
} l/(|rl#6  
} do_; BSe{HmDq  
'@~\(SH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \Y37wy4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m tPmVze  
最后来说说怎么处理break和continue teRK#: .P  
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。 An cka  
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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