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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "PfNC<MQo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~@ML>z 7  
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, \{{i:&] H  
aqoxj[V^3L  
w<jlE8u  
{Ax{N  
  class filler $[M5V v  
  { &- 2i+KjEX  
public : P<MNwdf(+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'Ej&zh  
} ; BiI`oCX  
Hmv@7$9s\  
3-U@==:T  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: We:b1sZR  
%bZ}vJ5b  
s*UO!bHa  
'G8.)eTA'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6+ C7vG`  
|iGfWJ^+  
U9%#(T$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G !;<#|a  
i5CBLv  
bqSp4TI  
Qv/Kbw N{  
二. 战前分析 K-,8~8[  
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。 wC>Xu.Z:  
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 \%$z!]S>  
L_QJS2  
Hribk[99  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A-5'OI  
  /* --------------------------------------------- */ cUK9EOPe  
vector < int *> vp( 10 ); q8[I` V{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5@< D6>6  
/* --------------------------------------------- */ 1@ .Eh8y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;.|).y1/`  
/* --------------------------------------------- */ :y8wv|m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QX >Pni  
  /* --------------------------------------------- */ $*z>t*{7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LS{t7P9K  
/* --------------------------------------------- */ 3PgiV%]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L0dj 76'M  
t%Hy#z1W_  
o<\9OQ0  
-3T~+  
看了之后,我们可以思考一些问题: \'.#of  
1._1, _2是什么? TaTs-]4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5*IfI+}  
2._1 = 1是在做什么? ,+hH|$  
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。 RT$.r5l_@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A0`#n|(Ad!  
M qG`P  
NB[(O#  
三. 动工 M8}t`q[-&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~T'Ri=  
R0_O/o+{  
KOHYeiry~A  
'mR9Uqq\  
template < typename T > sm>5n_Vw  
class assignment MPI=^rc2  
  { f%JC;Y  
T value; #CYDh8X<i  
public : ^;=L|{Xl  
assignment( const T & v) : value(v) {} SFQYrY  
template < typename T2 > ~L7@,d:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P}RewMJ$L  
} ; oo{3-+ ?  
.,$<waGD  
eg$y,Tx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1Zj NRg=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 32KL~32Y  
n%Df6zQ<@s  
<4m@WG  
{} gr\  
  class holder \8e27#PJR  
  { xJSK"  
public : >*FHJCe  
template < typename T > svTKt%6X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eG05}  
  { DbH"e  
  return assignment < T > (t); $VRVM Y [q  
} (Sd8S`xO  
} ; n^P~]1i   
iF#|Z$g-(  
g{d(4=FM  
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: *(>,\8OVf  
*eLKD_D`!C  
  static holder _1; znxP.=GB   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f+K vym.  
d%wy@h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >ukn<  
而不用手动写一个函数对象。 O"6 (k{`  
l1?$quM^V  
X{YY)}^  
a6<UMJ  
四. 问题分析 k/;%{@G)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :fx^{N!T  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *\!>22*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xxS>O%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7kDqgod^A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DY(pU/q  
Am @o}EC  
五. 问题1:一致性 _< LJQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q@(MD3OE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )d$FFTH  
C^^AN~ZD  
struct holder mY 1Gm|  
  { jo}yeGbU  
  // =lOdg3#\a  
  template < typename T > 9(AY7]6  
T &   operator ()( const T & r) const !-cK@>.pE  
  { V=cJdF  
  return (T & )r; JV`"kk/  
} hC D6  
} ; "pInb5F  
m<liPl uv  
这样的话assignment也必须相应改动: >.o<}!FW  
kE`Fg(M  
template < typename Left, typename Right > uy'qIq  
class assignment ?l>Ra0  
  { ya'Ma<4  
Left l; rf=oH }  
Right r; ?[!_f$50]P  
public : h2P&<ggqX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zb,YYE1  
template < typename T2 > LF X[v   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i*jnC>  
} ; wvcj*{7[  
V M{Sng  
同时,holder的operator=也需要改动: [O@U@bD9  
EL^j}P  
template < typename T > W1 \dGskV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,:6.Gi)|  
  { fJK;[*&Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Mxt F\  
} u-u:7VtH0=  
1deK}5'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W_bA.z T{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r*kz`cJ  
f64}#E|w  
return l(rhs) = r; RH^; M-'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;-quK%VO!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #}+_Hy  
Ch'e'EmI  
template < typename Tp > MZ:Ty,pw:O  
class constant_t MUi#3o\f  
  { R,+"^:}  
  const Tp t; TeHxqWx  
public : {`+:!X   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r"W<1H u  
template < typename T > h3(B7n7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }_fVv{D   
  { T~naAP  
  return t; I#- T/1N  
} d(q2gd@  
} ; F> b<t.yV  
yPk s,7U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l:(?|1_  
下面就可以修改holder的operator=了 kPYQcOK8  
]D@y""{--s  
template < typename T > .#_g.0<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1i 7p'  
  { I@uin|X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BFPy~5W  
} N#8$pE  
~-BIU Z;  
同时也要修改assignment的operator() J\Z\q  
4~e6z(  
template < typename T2 > 0c]3 ,#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *W<|5<<u@  
现在代码看起来就很一致了。 fYzZW  
x<>In"QV  
六. 问题2:链式操作 lt|UehJ F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j12khp?  
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。 o%l|16DR  
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。 YA@OA$`E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _;u@xl=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |r/4 ({n  
FQw@ @  
template < typename T > gro@+^DmT  
struct result_1 htHnQ4Q  
  { ?OdJ t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -MItZ  
} ; /Avl&Rd  
Gu\lV c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LYp=o8JW|  
psAdYEGk!  
template < typename T > &&($LnyA]  
struct   ref QVQ?a&HYS  
  { ;T?4=15c  
typedef T & reference; r?wE;gH  
} ; ,XmyC7y<  
template < typename T > Oz7WtN  
struct   ref < T &> Wj#Gm  
  { +)-`$N  
typedef T & reference; [9xUMX^}  
} ; NRZ>03w  
VH5Vg We  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tJ@5E^'4  
9UeK}Rl^n  
template < typename T > tS&rR0<OW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mwd(?o  
  { G9P)Y#WB  
  return l(t) = r(t); xbhU:,o  
} J,]U"+;H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [G[|auKF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ( mKuFz7  
\t 04-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 =)9@rV&~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "8h7"WR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iLD:}yK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7iBN!"G0  
最后的布局是: and)>$)|  
                Add by8~'?  
              /   \ 'vUx4s  
            Divide   5 PK<+tIm\  
            /   \ p2: >m\  
          _1     3 E/_I$<,_y  
似乎一切都解决了?不。 Kt3 ]r:&J  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 amH..D7_>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0xQ="aXE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8e3I@mv  
Au-h#YV  
template < typename Right > \tx4bV#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6@[7  
Right & rt) const EFNi# D8s  
  {  N\9 Wxz$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pZg}7F{$  
} c;dMXv   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }hy, }2(8  
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。 96FS-`  
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。 aX$Q}mgb  
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。 w( ^  
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。 .sOEqwO}>  
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? $+$S}i=  
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: !ENDQ?1  
.!pr0/9B  
template < class Action > gL:Vj%c  
class picker : public Action qXw^y  
  { Q'B2!9=LB  
public : ,s9gGCA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} exHg<18WSe  
  // all the operator overloaded <_N<L\  
} ; (6Tvu5*4U  
L H8iHB  
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。 Adma~]T9  
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: <X b B;  
$ rU"Krf67  
template < typename Right > 74p=uQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "A]Xe[oS  
  { Y%1 94fY$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;n~-z5)  
} }@XokRk  
~>"m`Q&[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [<,i}z  
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。 Ump$N#  
#@3& 1 }J/  
template < typename T >   struct picker_maker 0Kytg\p}  
  { NrK.DY4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s1GR!*z>  
} ; H6t'V%Ys  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b?kY`LC  
  { <1%(%KdN[  
typedef picker < T > result; }83a^E9L  
} ; w$##GM=Tq  
=G,wR'M  
下面总的结构就有了: g]Jt (aYK  
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<5RV>"Vg  
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。 s ]XZQr%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o^ zrF  
至此链式操作完美实现。 RH.qbPjx  
e }Mf  
i\,I)S%yJ  
七. 问题3 RR+{uSO,t  
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。 byFO^pce  
\xlG3nz  
template < typename T1, typename T2 > +Bf?35LP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &|<f|B MX  
  { en'"" w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g#MLA5%=u  
} " Lh&s<[  
RfOJUz  
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: Cyos *  
<iA\ZS:  
template < typename T1, typename T2 > r'`7}@H*  
struct result_2 &+n9T?+b  
  { AhD C5ue=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $AT@r"  
} ; f S[-K?K  
*a\6X( ~  
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? Wqkzj^;"G  
这个差事就留给了holder自己。 !> =ybRe  
    f4 qVUU  
Cs_&BSs  
template < int Order > x_ /}R3d  
class holder; z&WtPSyGj  
template <> {l)$9!  
class holder < 1 > Q6W![571;  
  { 6Cz O ztn  
public : 0$]iRE;O]  
template < typename T > c:.~%AJx  
  struct result_1 d=n@#|3  
  { .[ }G{%M~[  
  typedef T & result; =gs-#\%  
} ; \XPGA uEo  
template < typename T1, typename T2 > Z2gWa~dBC  
  struct result_2 T8|5%Y  
  { Lo~ ;pvv  
  typedef T1 & result; 4 s ax  
} ; s(nT7x+W  
template < typename T > #]x3(}3W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O5:bdt.  
  { 00.x*v  
  return (T & )r; fO$){(]^  
} HT6 [Z1  
template < typename T1, typename T2 > b?l>vUgAg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Bw]PO  
  { 1vxRhS&FY  
  return (T1 & )r1; $8)XN-%(  
} +U2lwd!j  
} ; d?8OY  
gLB(A\yG  
template <> R7/S SuG6\  
class holder < 2 > Hi A E9  
  { 0k5-S~_\  
public : VD$5 Djq  
template < typename T > l[Z o,4*  
  struct result_1 W!wof- 1  
  { >I|8yqbfm  
  typedef T & result; =3 .dgtH  
} ; $ ]s^M=8  
template < typename T1, typename T2 > .`}TND~  
  struct result_2 tL$,]I$1+  
  { /[<F f  
  typedef T2 & result; F(yR\)!C  
} ; n@8Y6+7i  
template < typename T > nbF<K?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gS5REC4I/  
  { dS ojq6M  
  return (T & )r; Jt=- >  
} TP rq:"K  
template < typename T1, typename T2 > 6sBt6?_T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )&@YRT\c?8  
  { CefFUqo4  
  return (T2 & )r2; 8>9Mh!t}(I  
} `eM ZhY o  
} ; Byc;r-Q5V  
MY,~leP&  
cXPpxRXBD  
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> >。 /_0B5 ,6R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t`Kpbfk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A0<g8pv  
i1cd9  
return l(i, j) = r(i, j); /oT~CB..  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mD'nF1o Ly  
#<xFO^TB  
  return ( int & )i; ~#E&E%sJ  
  return ( int & )j; |*NLWN.ja)  
最后执行i = j; },8|9z#pyB  
可见,参数被正确的选择了。 h9QM nH'  
@P7'MiP]K  
#c:s 2EL  
93]63NY  
Mt4  
八. 中期总结 k+9F;p7  
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: 3gUY13C}:p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >%tP"x{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $`|h F[tv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gd 4S7JE  
oJTEN}fL  
05 6K)E  
A;;#]]48  
=Fz mifTc  
D`p2aeI  
九. 简化 P8YnKyI,.  
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。 Xex7Lr&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `j{3|C=  
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: -dM~3'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 { 4j<X5V  
  +-*/&|^等 7KlL%\  
2. 返回引用。 i3)3. WK^  
  =,各种复合赋值等 >)WE3PT/O"  
3. 返回固定类型。 QT%`=b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lf( +]k30  
4. 原样返回。 f/sz/KC]~  
  operator, X?haHM#]  
5. 返回解引用的类型。 $*{,Z<|2  
  operator*(单目) zu}uW,XH-  
6. 返回地址。 )zWu\ JRp  
  operator&(单目) @wXYza0|d  
7. 下表访问返回类型。 q?j7bp]  
  operator[] Aa9l-:R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s>DFAu!  
  operator<<和operator>> niS\0ZA  
f4S}Nga(  
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。 vVBWhY]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eYv^cbO@:  
5i6Ji(  
template < typename Left > `m'RvUc  
struct value_return :tV"uWZFU  
  { Oyb9 ql^  
template < typename T > :30daKo  
  struct result_1 LiEEQ  
  { n 'ZPB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w%wVB/(  
} ; !v3d:n\W8  
.\`M oH  
template < typename T1, typename T2 > T7qp ({v?Q  
  struct result_2 fbI5!i#lz  
  { VKPsg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z&@P<  
} ; \ $TM=Ykj  
} ; iu=@ h>C  
G9S3r3  
.&u @-Vm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uaD+G:{ [  
K z^.v`  
下面我们来剥离functor中的operator() &#C|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hAgrs[OFj  
a"cw%L  
return l(t) op r(t) rXSw@pqZ&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z>W?\[E<2  
return op l(t) uGC%3!f!  
return op l(t1, t2) -R9{Ak  
return l(t) op G=e'H-  
return l(t1, t2) op BD$Lf,_  
return l(t)[r(t)] :S`12*_g"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >d;U>P5.  
<'T DOYb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uEsF 8  
单目: return f(l(t), r(t)); ^K<!`B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }w=|"a|,  
双目: return f(l(t)); R<3 -!p1v  
return f(l(t1, t2)); \0*dKgN  
下面就是f的实现,以operator/为例 W T @XHwt  
rZAP3)dA  
struct meta_divide 4Qi-zNNB  
  { v)vogtAQa  
template < typename T1, typename T2 > ow+_g R-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6EY 0Fjsi  
  { Y|#< kS  
  return t1 / t2; B0g?!.#23  
} X~*/ ~f  
} ; =OrVaZ0  
juWbd|ad"  
这个工作可以让宏来做: v/7^v}[<  
|@B|o-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "-HWw?rx/  
template < typename T1, typename T2 > \ N7q6pBA"E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fn5!Nr ,  
以后可以直接用 1Si$Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bvl!^xO]  
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 9*s:Vff{  
(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。。。) (76tYt~I=  
&j"_hFhv  
Z0 c|;  
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 8NWuhRRrw  
8yswi[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ws;|fY  
class unary_op : public Rettype !@h)3f]`1G  
  { nbv}Q-C  
    Left l; #A~7rH%hi  
public : @6y)wA9Yx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2p*!up(  
kb\\F:w(W  
template < typename T > u`*1OqU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #=ko4?Wr(  
      { Sq`Zuu9t  
      return FuncType::execute(l(t)); ~'Korxa  
    } K:$GmV9o  
|QyZ:`0u  
    template < typename T1, typename T2 > +~xzgaL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1,n\Osd  
      { S:c d'68D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cU "uKR  
    } 5hDm[*83  
} ; [mo9?  
"Qk)EY  
!^aJS'aq  
同样还可以申明一个binary_op )|&FBz;  
m*14n_m'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X|Nb8 1M  
class binary_op : public Rettype |4Os_*tRKU  
  { Dyj>dh-  
    Left l; F ^)( 7}ph  
Right r; QOv@rP/  
public : As|e=ut(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nfd'|#  
>B$B|g~  
template < typename T > CeUC[cUQU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PSU}fo  
      { lG`%4}1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1(WBvAPS  
    } 'On%p|s)H  
!)EYM&:Y  
    template < typename T1, typename T2 > j HEt   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Y 2Dft_K  
      { V?n=yg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -]Aqt/w"l  
    } TV?MB(mN  
} ; ]9}^}U1."  
 qy/t<2'  
p<\7" SB=  
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 zCmx1Djz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O&@CT])8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |+Tq[5&R  
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。 : CP,DO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,Y7QmbX^  
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。。。 )< p ~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %0%Tp  
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) se29IhS!e  
下面是修改过的unary_op r"`7ezun:  
!9_'_8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aqv'c j>  
class unary_op bv}e[yH  
  { ~P'i /*:  
Left l; nNh5f]]  
  {=ATRwUL  
public : v4, Dt  
+.QJZo_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dEZlJo@J  
m{r#o?  
template < typename T > yV*4|EkvW  
  struct result_1 :a9   
  { +tJ 7ZR%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XfN(7d0  
} ; #tA/)Jvi  
$ByP 9=|  
template < typename T1, typename T2 > 8k;il54#  
  struct result_2 (QQkXlJ  
  { ]AX3ov6z9;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5t-, 5  
} ; w[AL'1s]  
q`UaJ_7  
template < typename T1, typename T2 > eg24.W9c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -,2CMS#N  
  { <(i5hmuVd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t8`wO+4@  
} B:Hr{%O  
PlCj<b1D:  
template < typename T > ],Yy)<e.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3cF8DNh  
  { >T-4!ZvS\j  
  return OpClass::execute(lt(t)); YLuf2ja}X  
} ?hViOh$.  
.eLd0{JtN  
} ; 4iss j$  
K D?b|y @  
cQm4q19  
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 x,ZF+vE  
好啦,现在才真正完美了。 <. *bJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?:G 3U\M  
SmIcqM  
template < typename Right > Z B`d&!W>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <_#2+7Qs  
  { T"<)B^8f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pTXF^:8  
} ~H1<8py\J  
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。 b'Km-'MtH  
XK})?LTD  
3R0ioi 7  
u@CQ+pnf:(  
Hq!|r8@6  
十. bind 'lIs`Zc5N  
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。 t}+/GSwT  
先来分析一下一段例子 :^7w  
&nEL}GM)E  
;!<}oZp{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (?e%w}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b 3x|Dq.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0B.Gt&O al  
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。 )Do 0  
我们来写个简单的。 #eW T-m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K P]ar.  
对于函数对象类的版本: =E9\fRGU  
FGDVBUY@  
template < typename Func > REW[`MBQ  
struct functor_trait =:rg1wo"c  
  { m?w_ ]  
typedef typename Func::result_type result_type; H )ej]DXy  
} ; 6b|<$Je9  
对于无参数函数的版本: lDL&":t  
|62` {+  
template < typename Ret > fZiAl7b!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vPDw22L;'  
  { x9YQd69  
typedef Ret result_type; Znb={hh  
} ; W,4!"*+  
对于单参数函数的版本: [ U:C62oK,  
K1@ Pt}  
template < typename Ret, typename V1 > A3eCI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y-ao yoNS  
  { ABCm2$<  
typedef Ret result_type; wv9HiHz8gD  
} ; S f?;j{?G  
对于双参数函数的版本: x7S\-<8  
= wz}yfdrC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZDW9H6ux  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i(4<MB1a  
  { s|\)Y*B`  
typedef Ret result_type; c5ij2X|I  
} ; D0Q9A]bD;  
等等。。。 gGrVpOzBj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I[?\ Or  
5m1J&TZ0  
template < typename Func > hhU_kI  
struct func_return 4Fg2/O_3  
  { |Y uf/G%/  
template < typename T > AYn65Ly  
  struct result_1 DP{nvsF  
  { +[G9PP6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :9hGL  
} ; e"hfeNphz  
@;egnXxF<  
template < typename T1, typename T2 > >+{WiZ`  
  struct result_2 NsB]f{7>8+  
  { `vBBJ@f4)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RRja{*R  
} ; &l+Qn'N  
} ; S)U*1t7[  
SW9 C 8Q  
$9G& wH>{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6 - 3?&+  
iM!2m$'s  
template < typename Func, typename aPicker > )Q=u[ p  
class binder_1 nI3p`N8j*  
  { |u>V> PN  
Func fn; ~uhW~bT  
aPicker pk; \WiCI:  
public : X7$]qE K  
_}5vO$kdO  
template < typename T > JSB+g;  
  struct result_1 Z:{| ?4  
  { Bc8&-eZ ,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x'L=p01  
} ; h~#iGs  
wh(_<VZ  
template < typename T1, typename T2 > FxlH;'+Q  
  struct result_2 H q6%$!q  
  { DWU=qD+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~|"Vl<9  
} ; tl_3 %$s  
^0zfQu+!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,8384'  
! t!4CY  
template < typename T > kEh\@x[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2WS*c7Ct  
  { uUjjAGZ  
  return fn(pk(t)); !SK`!/7c?  
} My>q%lF=fw  
template < typename T1, typename T2 > byI" ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OP\jO DX  
  { l0'Yq%Nf  
  return fn(pk(t1, t2)); eQi^d/yi  
} P7w RX F{  
} ; _S) K+C|@  
Zv}F?4T~:  
5ih>x3S1/  
一目了然不是么? %fg6', 2  
最后实现bind CWeQv9h]X  
y`j_]qvt  
t0f7dU3e;L  
template < typename Func, typename aPicker > :WRD<D_4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w!"A$+~  
  { Vja 4WK*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K{d3)lVYCS  
} %ap]\o$^4  
,<Cl^ ^a,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )bg|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。 v/ Ge+o0K  
< h#7;o  
十一. phoenix d21thV ,S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !y$##PZ  
'|gsmO  
for_each(v.begin(), v.end(), n#}@| "J  
( v9H t~\>  
do_ f&$Bjq  
[ B{\Y~>]Pj  
  cout << _1 <<   " , " (^W}uDPCB  
] tC'#dU`=qY  
.while_( -- _1), Vl+UC1M}B>  
cout << var( " \n " ) /$%&fo\[  
) :JSxsA6 k  
); >e;jGk?-  
dm/3{\ 4  
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: & PXT$x[i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oC" [rn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9+y&&;p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8/p ]'BLf  
* 4J!@w  
F~=kMQO  
template < typename Cond, typename Actor > `<>#;%  
class do_while H,c1&hb/w  
  { ,62~u'hR5  
Cond cd;  #NyO'  
Actor act; D0 k ,8|  
public : 5 `TMqrk  
template < typename T > E[t[R<v,P!  
  struct result_1 .4ww5k>  
  { <`-sS]=d}  
  typedef int result_type; t$qIJt$  
} ; 8r>\scS  
W0x9^'=s\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bX[ZVE(L  
3_G0eIE"u  
template < typename T > An>ai N]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @G]*]rkKb  
  { 'r=2f6G>cP  
  do ]UIN4E  
    { +uF}mZ S^  
  act(t); FLJ&ZU=s  
  } nv0D4 t  
  while (cd(t)); "&XhMw4  
  return   0 ; ,y"vf^BE.  
} tMdSdJ8  
} ; >l-u{([B  
A/9<} m  
Xqe Qj}2kA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }x$@j  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 C!547(l[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7gLk~*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c{`!$Z'k<  
下面就是产生这个functor的类: [x?9< #T  
4D 5Wse  
[e\IHakj  
template < typename Actor > KiMlbF.~V  
class do_while_actor ]?}pJ28  
  { nQ'NS  
Actor act; V!*1F1  
public : VxOWv8}|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )6"p@1\u  
i \Yd_  
template < typename Cond > _)LXD,LA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A'}!'1  
} ; rpEIDhHv  
*EO*Gg0d  
_UP 9b@Z"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o=7e8l  
最后,是那个do_ t~}c"|<t  
,d!@5d&Zi  
;j~%11  
class do_while_invoker 3XUVUd~  
  { ( !m6>m2  
public : r1.zURY  
template < typename Actor > {]|<|vc;GI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y$, ++wx  
  { %c$|.TkX  
  return do_while_actor < Actor > (act); JSq3)o9?/  
} V_^pPBa  
} do_; 9A{D<h}yk  
1H%p|'FKA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? | Wj=%Ol%o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (,mV6U%  
最后来说说怎么处理break和continue g;q.vHvsc"  
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。 DIP%*b#l$\  
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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