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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `/O AgV"`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O9C&1A|lA  
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, k2@]nW"S  
s IFE:/1,  
,v<7O_A/e  
.VCF[AleS  
  class filler &|<f|B MX  
  { gYCr,-_i  
public : mqj-/DN6*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5X f]j=_  
} ; $nb.[si\  
_u+ 7>  
<iA\ZS:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [#9i@40  
E.Q]X]q  
ua)jGif  
DXo]O}VF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u0GHcpOm  
au04F]-|j8  
9O -2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pI:,Lt1B  
l n\qvD_  
Zwm/c]6`  
?G5,}%  
二. 战前分析 p#CjkL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +J|H~`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 cT(6>@9@  
4EHrd;|   
,sIC=V +  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n m<?oI*\  
  /* --------------------------------------------- */ 0'Si ^>bW  
vector < int *> vp( 10 ); Z6rhInIY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xZP*%yM  
/* --------------------------------------------- */ Kp6 @?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +ID\u <?  
/* --------------------------------------------- */ 0:`|T jf_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #]x3(}3W  
  /* --------------------------------------------- */ d)e mTXB(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +rJ6DZ  
/* --------------------------------------------- */ At"$Cu!k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +]s,VSL5`  
ov,|`FdU^T  
_Z Sp$>)/  
{Q3OT  
看了之后,我们可以思考一些问题: P&uSh?[ ^  
1._1, _2是什么? oX;.v9a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Oj;*Gi9E  
2._1 = 1是在做什么? ;U|(rM;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pY`$k#5  
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。 *^uK=CH1?(  
dgjK\pH`h  
Ln4]uqMG.  
三. 动工 7ocUFY0"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d/bimQ  
9F>`M  
$Lr& V~  
~=*o  
template < typename T > Qds<j{2  
class assignment /[<F f  
  { &{V|%u}v  
T value; byxlC?q7  
public : {^z73Gxt,  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4<i#TCGex3  
template < typename T2 > AH#mL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rO7_K>g?  
} ; Y(g_h:lf,]  
Hu"$ )V  
hzsQK _;S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bzFac5n)Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9wYm(7M6  
iT}>a30]B  
&DWSf`:Hx  
e*2^  
  class holder -D~K9u]U_  
  { ubM1Qr  
public : ,)1C"'  
template < typename T > &<N8d(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^I!Z)/  
  { ~JT`q: l-q  
  return assignment < T > (t); ~6f/jCluR%  
} I _KHQ&Z*  
} ; I{89chi  
3Y)&[aj  
rRRh-%.RU  
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: t`8Jz~G`  
nnyT,e%  
  static holder _1; Gd 4S7JE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AwZ@)0Wy  
1Vy8eI`4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %unn{92)  
而不用手动写一个函数对象。 =Fz mifTc  
9 Zos;  
z:-{Y2F  
hoFgs9  
四. 问题分析 aH"d~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。 8WytvwB}  
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。 uU)t_W&-J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Lcu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (d &" @  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w~+*Vd~U  
`:iMGq ZN  
五. 问题1:一致性 oO tjG3B({  
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?| ;l;jTb^l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,O:4[M!$w  
C/!P&`<6  
struct holder 4m\Cc_:jO  
  { d[h=<?E5  
  // !*c%Dj  
  template < typename T > &5HI   
T &   operator ()( const T & r) const \ ERBb.  
  { Ge)G.>c  
  return (T & )r; ^X#)'\T  
} ~[!Tpq5  
} ; 0Y0z7A:  
Wgf f+7k  
这样的话assignment也必须相应改动: *fY*Wy9  
x<t ?Yc9  
template < typename Left, typename Right > F4=X(P_6  
class assignment =&g:dX|q8  
  { #: EhGlq8  
Left l; 5#z7Hj&w  
Right r; [?6+ r  
public : [ !~8TF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D8k >f ]  
template < typename T2 > ]@_|A, ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rhF2U  
} ; di;~$rI!?  
W<#Kam:8e  
同时,holder的operator=也需要改动: &gh>'z;`r  
-Nr*na^H9#  
template < typename T > Z%sTj6Th  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BD$Lf,_  
  { (;Bh7Ft  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )"Ujx`]4r  
} 87pu\(,'  
(wH+0  
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。  zW?=^bE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {#t7lV'4  
U8aNL sw  
return l(rhs) = r; CT\rx>[J.6  
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。 1q ZnyJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;<MHl[jJD  
aEEb1Y  
template < typename Tp > z3^gufOkQ  
class constant_t ,-n_( U  
  { &G-dxET]  
  const Tp t; _Kli~$c& M  
public : TPj,4&|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [$]-W$j+  
template < typename T > TCgW^iu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >kuu\  
  { m8l!+8  
  return t; Eg4&D4TG p  
} ),,0T/69+9  
} ; V2yX;u  
A/Sj>Y1j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U $=Z`^<  
下面就可以修改holder的operator=了 IUG}Q7w5  
?wIw$p>wT  
template < typename T > x9]vhR/av  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nWd;XR6|  
  { eS%8WmCV9<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5o^\jTEl^  
} Z0 c|;  
b$/7rVH!  
同时也要修改assignment的operator() DRVvC~M-,  
+}g6X6m  
template < typename T2 > *]Eyf")  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lu71Qdu09  
现在代码看起来就很一致了。 .| :R#VW  
(F*y27_u  
六. 问题2:链式操作 $GD Q1&Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]~pM;6Pu0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %mS>v|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;|,*zD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K7,Sr1O `  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OP``+z>  
GCrsf  
template < typename T > XS>( Bu  
struct result_1 ,y)V5 c1  
  { T'5MO\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BWkTQd<t  
} ; TOx@Y$_9Q8  
!#4b#l(e6  
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: #,SPV&  
j 9f QV  
template < typename T > p3IhK>  
struct   ref A4)TJY 3g  
  {  cj|Urt  
typedef T & reference; F>k/;@d  
} ; 7Y 4!   
template < typename T > lgefTT GX)  
struct   ref < T &> O}z-g&e.U  
  { s[t?At->  
typedef T & reference; VP }To  
} ; 1Uc/ r>u9  
gS!zaD7Nr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !!)NER-dv  
.bNG:y>  
template < typename T > 5~RR _G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <SSkCw  
  { gAK"ShOhG=  
  return l(t) = r(t); ._6Q "JAB  
} \[]4rXZN0  
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。 4@9xq<<5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,a ":/ /[  
oUL4l=dj.  
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 @lCyH(c%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ime"}*9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Eu[/* t+l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $OaxetPH  
最后的布局是: eI/5foA  
                Add d_Z?i#r0l  
              /   \ }(9ZME<(  
            Divide   5 *~`BG5w  
            /   \ AK&=/[U>  
          _1     3 8Q73h/3  
似乎一切都解决了?不。 Cq}E5M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q!YAA\'31  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5i=C?W`'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: pzeCdHF  
C~04#z_$  
template < typename Right > ggy9euWV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q6xA@"GJ  
Right & rt) const @jKB[S;JSn  
  { rXq{WS`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BCh|^Pk  
} k\-h-0[|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0@Z}.k30  
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。 !gJw?(8"  
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。 ;KT5qiqYH  
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。 cVDcda|PE  
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。 v4F+^0?  
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? e s<  
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: xcH&B %;f  
=X7_!vSv  
template < class Action > LX#gc.c  
class picker : public Action d-T pY*v  
  { \t)`Cp6,[b  
public : R$;TX^r'o&  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  BO.Db``  
  // all the operator overloaded >~_)2_j  
} ; ~7m+N)5  
e9>~mtx  
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。 DKF '*  
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: gj I>tz}  
my#\(E+  
template < typename Right >  45WJb+$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &^l(RBp]0  
  { V)P8w#,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]'pL*&"X  
} uaZHM@D  
Y(R.<LtY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > egVKAR-  
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。 A WJA?  
Pb sxjP  
template < typename T >   struct picker_maker lnRL^ }  
  { =}.gU WV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [v\m)5  
} ; h J0U-m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?wFL\C  
  { "lSh 4X  
typedef picker < T > result; ` 46z D ?  
} ; T"<)B^8f  
'b y+hXk  
下面总的结构就有了: jcb&h@T8kv  
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。 W1EYVXN  
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。 3#Bb4\_v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !#=3>\np+X  
至此链式操作完美实现。 eze%RjO}  
lqKj;'  
Qj*.Z4ue  
七. 问题3 Dp!91NgB p  
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。 MpBdke$  
52zE -SY  
template < typename T1, typename T2 > &} { #g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /(.:l +[w[  
  { LD1&8kJ*l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O1bW, n(  
}  uxB`  
imeE&  
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: }>d  
K/K-u  
template < typename T1, typename T2 > b?c/J {me  
struct result_2 EO~L.E%W  
  { }YVF fi~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5doi4b>]!  
} ; 8'%m!  
(zsv!U  
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? IWq#W(yM  
这个差事就留给了holder自己。 n\3#69VY  
    _OyQ:>M6P  
&lLfVa-l  
template < int Order > \2 e^x  
class holder; KmTFJ,iM  
template <> -5 D<zP/  
class holder < 1 > T7^;!;i`X  
  { {(!JYz~P  
public : <r.QS[:h  
template < typename T > ,(pp+hNq  
  struct result_1 -v.\W y~\  
  { oJ\g0|\qwe  
  typedef T & result; ?-vWNv  
} ; tP7<WGHd/  
template < typename T1, typename T2 > DZtpY {=Z  
  struct result_2 Z )M "`2Ur  
  { jr?/wtw  
  typedef T1 & result; T7.Iqw3p  
} ; fy4zBI@  
template < typename T >  ;Pt8\X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VMRfDaO9  
  { <D~hhGb  
  return (T & )r; Q(nTL WW  
} 45 sEhs[$  
template < typename T1, typename T2 > .R)P |@z L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H3<tsK=:  
  { W Su6chz)  
  return (T1 & )r1; i[IFD]Xy!j  
} -smN}*3[  
} ; ,3Q~X$f  
 pE)NSZ  
template <> = IRot  
class holder < 2 > _d5:Y  
  { \+%~7Bi]z  
public : L AasmQ  
template < typename T > OW4j!W  
  struct result_1 X$we\t  
  { S F*C'  
  typedef T & result; CF{b Yf^%  
} ; $h{m")]  
template < typename T1, typename T2 > r6Yd"~ n  
  struct result_2 5MB`yRVv  
  { I.jqC2G  
  typedef T2 & result; 7sxX?u  
} ; g2|Myz)  
template < typename T > 6MT (k:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EVX3uC}{  
  { )OV0YfO   
  return (T & )r; 3 y}E*QE  
} hT X[W%K  
template < typename T1, typename T2 > xR0T' @q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "CJ~BJI%  
  { \N*([{X  
  return (T2 & )r2; wc;n= %  
} 4|`>}Nu  
} ; 7EE{*}?0E  
d2`g,~d  
\sAaVdZJH(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2CzhaO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0hemXvv1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A9MM^j V8  
?uq`|1`  
return l(i, j) = r(i, j); t>\sP   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UucI>E3?P{  
F}nwTras  
  return ( int & )i; 7&ED>Bk  
  return ( int & )j; 9=>fx  
最后执行i = j; LORcf1X/  
可见,参数被正确的选择了。 k8w\d+!v  
T$%|=gq  
+-!E% $  
rm[C{Pn  
R@o&c%K"  
八. 中期总结 Y$=jAN  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D<SC `  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g_Z tDxz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =fcg4h5(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y %"Ji[  
O(T5  
;V}:0{p  
}|DspO  
X94a  
YWFE*wQ!  
九. 简化 |[*Bn3E:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c7e,lgG-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pxlc RF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0pZvW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j6m;03<|  
  +-*/&|^等 WMB%?30  
2. 返回引用。 9kL,69d2  
  =,各种复合赋值等 4{P+p!4  
3. 返回固定类型。 QQ(}71U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4zoQe>v~  
4. 原样返回。 b#VtPn]  
  operator, `b?uQ\#-M  
5. 返回解引用的类型。 ^hIdmTf6  
  operator*(单目) Zy}tZRG  
6. 返回地址。 '~[8>Q>  
  operator&(单目) !}&|a~U@`k  
7. 下表访问返回类型。 PYkhY;*  
  operator[] [YDSS/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -#v~;Ci  
  operator<<和operator>> p* >z:=  
( S[z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hOj{y2sc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: um2a#6uo  
xcB\Y:   
template < typename Left > ]VI^ hhf  
struct value_return At Wv9  
  { :Jd7q.  
template < typename T > (V{/8%mWc  
  struct result_1 i^s Vy  
  { f"MID6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rlq7.2cP  
} ; Sc<dxY@w7-  
NoI|Dz  
template < typename T1, typename T2 > R N$vKJk  
  struct result_2 7({)ou x  
  { S$mv(C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F y+NJSG  
} ; Xaq;d'  
} ; 1 .3#PdMR,  
)x.%PUA  
eM7@!CdA9q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =2R4Z8G  
59E9K)c3  
下面我们来剥离functor中的operator() vX+oZj   
首先operator里面的代码全是下面的形式: J%&LQ9  
~A0]vcP  
return l(t) op r(t) '/\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B%F]K<  
return op l(t) ",#.?vT`  
return op l(t1, t2) -cgO]q+Oq  
return l(t) op 3smkY  
return l(t1, t2) op ]S2rqKB  
return l(t)[r(t)] ;UdM8+^/V]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;n&95t1$  
T.bFB+'E|  
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: hx$]fvDevD  
单目: return f(l(t), r(t)); #:)'D?,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IwyA4Ak Ru  
双目: return f(l(t)); yD9enYM  
return f(l(t1, t2)); E7uIur=g!  
下面就是f的实现,以operator/为例 9b. kso9.  
]7HR U6$  
struct meta_divide .:S/x{~  
  { 66=[6U9 *  
template < typename T1, typename T2 > -#\T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =z1Lim-  
  { 4n,&,R r#  
  return t1 / t2; g~U( w  
} y_X6{}Ke  
} ; kWzp*<lWe  
 Z-@nXt  
这个工作可以让宏来做: HE}0_x.  
2BccE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y0%@^^-Ru  
template < typename T1, typename T2 > \ }k-V(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /T _M't@j  
以后可以直接用 -]3K#M)s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S_lGr k\j  
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 i"Jy>'  
(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。。。) |rx5O5p  
`YOYC  
fUw:jE xz  
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 M9"Bx/  
W;u.@I&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rto?*^N?  
class unary_op : public Rettype b4L7M1l  
  { L>Y+}]~  
    Left l; geQ!}zXWi  
public : BMp'.9Qgm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C4m+Ta %  
}dc0ZRKgx  
template < typename T > 5/.W-Q\pl}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f3UCELJ  
      { ()lgd7|+  
      return FuncType::execute(l(t)); Ejk;(rxI  
    } Du_5iuMh  
1/$PxQ  
    template < typename T1, typename T2 > V.B@@ ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VEps|d3,,  
      { y##h(y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^J^,@ Hf_  
    } D||0c"E  
} ; ')xOL =w  
p4T$(]7  
Q<sqlh!h  
同样还可以申明一个binary_op ':.Hz]]/A  
a>j}@8[J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }geb959  
class binary_op : public Rettype YZ~MByu  
  { \[9VeqMU  
    Left l; 7}iv+rQ  
Right r; A-Ba%Fv  
public : EL,k z8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .IW`?9O$E  
7. F'1oEf  
template < typename T > ysnW3q!@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~b_DFj  
      { FJvY`zqB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9E7G%-  
    } |~Dl<#58  
xsa`R^5/c  
    template < typename T1, typename T2 > ^hLr9k   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .UP h  
      { aAjl 58  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XIwJhsYZ'9  
    } wOAR NrPx2  
} ; SAP/jD$5]>  
dlYpbw}W&<  
@R&d<^I&M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3U<m\A1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 33oW3vS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kqBZsfF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [=K lDfU=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I}PI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GLsa]}m,9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]oP1c-GEk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U WT%0t_T  
下面是修改过的unary_op /DAR'9@h  
k%6CkC w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t6"%u3W8M  
class unary_op ?X@!jB,Pv  
  { 8^>qor.]M  
Left l; =F+v+zP7P  
  @j|E"VYY  
public : Sgi`&;PF  
i(4<MB1a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  \0)jWCK  
c5ij2X|I  
template < typename T > D, ")n75  
  struct result_1 SA TX_  
  { `;85Mo:qJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yXU.PSG*  
} ; s!IIvF  
.~i|kc]Ue  
template < typename T1, typename T2 > z$J m1l  
  struct result_2 FJ3S  
  { ">[#Ops-;$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; COw"6czX/  
} ; <Z^by;d|z  
.8YxEnXw)(  
template < typename T1, typename T2 > F{x+1hct0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >+{WiZ`  
  { BgXZr,?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LhL |ETrJ  
} %Y&48''"  
]?}>D?5  
template < typename T > SW9 C 8Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z|>TkCW6  
  { 'C5id7O&  
  return OpClass::execute(lt(t)); )Q=u[ p  
} !FgZI4?/Y=  
~uhW~bT  
} ; w-Ph-L/  
s*PKr6X+  
E ASnh   
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 9Jwd*gevV  
好啦,现在才真正完美了。 QATRrIj{e  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5M>h[Q"R  
naR<  
template < typename Right > *tv&=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y_9\07va<  
  { 8c) eaDu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y#@D% a8  
} dqB,i9--  
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。 ]zYIblpde  
BvP\c_  
=K:[26  
N[cIr{XBGN  
>*EZZ\eU!  
十. bind i "V.$|,  
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。 Y*BmBRN  
先来分析一下一段例子 Qhj']>#g  
$6n J+  
wS=vm}}u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9JdJn>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J!om"h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SA'g`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Zv}F?4T~:  
我们来写个简单的。 "" UyfC[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ` +YtTK  
对于函数对象类的版本: +=/j+S`  
W_@ b. 1  
template < typename Func > p*PzfSLN  
struct functor_trait =bh: U90y  
  { ,Mw93Kp Va  
typedef typename Func::result_type result_type; K{d3)lVYCS  
} ; 3u j|jwL  
对于无参数函数的版本: !BVCuuM>w  
)bg|l?  
template < typename Ret > 4AL,=C3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P DY :?/  
  { 2D%2k  
typedef Ret result_type; {*;8`+R&  
} ; o<A-ETx<  
对于单参数函数的版本: sq=EL+=j  
z#!<[**&  
template < typename Ret, typename V1 > xp1/@Pw?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [NE!  
  { m|fcWN[  
typedef Ret result_type; FV9{u[3m  
} ; g5#LoGc  
对于双参数函数的版本: 8G)~#;x1  
SOG(&)b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h<LS`$PK;E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9wCgJ$te  
  { 274j7Y'  
typedef Ret result_type; g<;pyvq|:  
} ; s:'>G;p  
等等。。。 "tl{HM5u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FrMXf,}  
,l AZ4  
template < typename Func > $`UdG0~  
struct func_return RCfeIHL  
  { \ o2oQ3  
template < typename T > Ru d9l.n  
  struct result_1 q/ :]+  
  { :kcqf,7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W2h*t"5W  
} ; [[_>D M  
.]exY i  
template < typename T1, typename T2 > M p <r`PM2  
  struct result_2 \ P6 !  
  { Ma\%uEgTD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7_36xpw  
} ; < - sr&  
} ; ~c&sr5E  
OE[7fDe'  
Gfx !.[Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +EA ")T<l  
QpzdlB44l  
template < typename Func, typename aPicker > A/9<} m  
class binder_1 k2lo GvBJ  
  { N (\n$bpTt  
Func fn; ga KZ4#  
aPicker pk; ;*K;)C  
public : C&@'oLr  
4T52vM  
template < typename T > QDJ#zMxFD  
  struct result_1 K_t >T)K  
  { P$Y w'3v/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |,KsJ2hD  
} ; QgH{J8 0  
9T2_2  
template < typename T1, typename T2 > Xa-TNnws?  
  struct result_2 *Q2 oc:6  
  { e|SN b*_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1fJ~Wp @1  
} ; ~f[;(?39xZ  
GGLSmfb)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xIc||o$  
TSJeS`I  
template < typename T > 7C Sn79E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /J"fbBXwY  
  { ;9#W#/B  
  return fn(pk(t)); AW_YlS  
} g>7i2  
template < typename T1, typename T2 > T6?03cSE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $M,Q"QL  
  { >sAaLR4  
  return fn(pk(t1, t2)); [Djx@x  
} 55`p~:&VQ  
} ;  $AZ=;iP-  
<tO@dI$~>  
1Xh@x  
一目了然不是么? >'m&/&h  
最后实现bind LH`$<p2''r  
*Vb#@O!  
s LDEa  
template < typename Func, typename aPicker > [".94(qs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ze LIOw  
  { +|<bb8%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4QPHT#eqX  
} EKw)\T1  
Jv%)UR.]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BTO l`U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W?N+7_%'  
bF;|0X$ x  
十一. phoenix VgY6M_V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]A+t@/k  
pvWj)4e  
for_each(v.begin(), v.end(), 5>H&0> \  
( cYOcl-*af  
do_ S,'ekWVD  
[ AjO{c=d  
  cout << _1 <<   " , " GsD?Z%t~%  
] [H$kVQC  
.while_( -- _1), z)eNM}cF  
cout << var( " \n " ) !6#.%"{-  
) q{[y4c1bG{  
); V sL*&Fk  
OB+cE4$  
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: ulEtZ#O{_  
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 g<w1d{Td  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +,i_G?eX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l4I',79l  
:a=]<_*x  
<I?f=[  
template < typename Cond, typename Actor > !QqVJ a{j  
class do_while XCez5Q1  
  { pJo4&Ff  
Cond cd; ePSD#kY5  
Actor act; "HJQAy?W  
public : gxVJH'[V5  
template < typename T > jC-`u-_'j  
  struct result_1 HuxvIg  
  { K)\D,5X^  
  typedef int result_type; ?Qpi(Czbpq  
} ; 5mZ9rLn  
k?Zcv*[)D+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vMJC  
%2?"x*A  
template < typename T > #S|On[Q!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MGo`j:0  
  { \x_$Pu  
  do k6;pi=sYNW  
    { a^&RV5o  
  act(t); Ax4;[K\Q  
  } 1u* (=!  
  while (cd(t)); E/d\ebX|  
  return   0 ; 5YiBPB")  
} s21)*d  
} ; q}&+{dN\1  
<1U *{y  
n8&x=Z}Xs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N VDvd6  
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。 7#g<fh  
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。 u/`x@u  
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。 tkHUX!Ow;  
下面就是产生这个functor的类: <@v|~ AO4~  
<FvljKuq+  
ZgzYXh2  
template < typename Actor > 49B6|!&I  
class do_while_actor G?+]BIiL  
  { ksqb& ux6  
Actor act; >>>MTV f  
public : v;" pc)i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pzDz@lAwR  
mZ#IP  
template < typename Cond > TyaK_XW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xQzXl  
} ; Uetna!ABB  
42 rIIJ1A  
~rbJtz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /<IXCM.  
最后,是那个do_ 7"k\i=  
fR lJ`\ t  
jx];=IC3tt  
class do_while_invoker tkhEjTZ  
  { K`cy97  
public : No w2ad&  
template < typename Actor > 3T@`V FbE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ua>.k|>0  
  { elb}] +  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ id(P3M  
} Dl=vv9  
} do_; A:,V)  
Um I,?p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .J9\Fr@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ch0x*[N@  
最后来说说怎么处理break和continue >  ,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。 $s5D/60nO  
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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