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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MpT8" /.]A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h4gXvPS&r  
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,  }FROB/  
r `=I  
'@v\{ l  
@?sRj&w  
  class filler gT. sj d  
  { b=C*W,Q_#  
public : As&Sq-NWf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZvM(Q=^  
} ; <_L,t 1H{  
^e,.  
RNk\.}m  
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: kt#fMd$  
u[;\y|75  
NWESP U):w  
xK[ou'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >Er|Jxy  
c^xIm'eob  
,L2ZinU:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P8:dU(nlW  
|l^uEtG  
b#%hY{$j  
7~h<$8Y(T  
二. 战前分析 C^Yb\N}S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -m zIT4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +HpA:]#Y  
 tU5zF.%  
'ZF{R3Xu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4i;{!sT  
  /* --------------------------------------------- */ Wtd/=gmiI  
vector < int *> vp( 10 ); 1ba~SHi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); { 'eC`04E  
/* --------------------------------------------- */ +.PxzL3?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9.M4o[  
/* --------------------------------------------- */ ) w5SUb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H7Rx>h_  
  /* --------------------------------------------- */ ?=msH=N<l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /U*C\ xMm  
/* --------------------------------------------- */ J1U/.`Oy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q[_Vu A]&  
W+c<2?d:  
x j)F55e?  
F{e@W([  
看了之后,我们可以思考一些问题: (S5R!lpO  
1._1, _2是什么? u@) U"FZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t>RY7C;PuS  
2._1 = 1是在做什么? C==hox7b  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M<Ncb   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QVT5}OzMt  
@i_FTN  
?zMHP#i  
三. 动工 < NY^M!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `$IK`O  
fplow  
Et_bH%0  
Lg+Ac5y}`  
template < typename T > +)om^e@.  
class assignment (8DC}kckE  
  { -7[@R;FS  
T value; :pY/-Cgv  
public : fw~Bza\e  
assignment( const T & v) : value(v) {} (,\+tr8r8  
template < typename T2 > `?rSlR@+[I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U}[d_f  
} ; NNR`!Pty  
qr^3R&z!}  
xt* 3'v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P1 8hxXE3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -0 a/$h  
f}ji?p  
2]jn '4  
Sv#XIMw{,  
  class holder XEp{VC@=  
  { ]cWUZ{puRB  
public : 4he GnMD  
template < typename T > Zn+.;o)E<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %XDc,AR[  
  { HZB>{O  
  return assignment < T > (t); xrz,\eTb  
} Sq V},  
} ; TER=*"!  
/9*B)m"  
$9#H04.x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (`>+zT5aH  
z, )6"/;  
  static holder _1; 7kLz[N6Ll  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CyFrb`%  
Qj.#)R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %nZo4hnr$r  
而不用手动写一个函数对象。 6I4\q.^qw  
]@c+]{  
A RuA<vQ  
wk D^r(hiH  
四. 问题分析 r'r%w#=`t  
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。 F#Ryu~,"  
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。 -HbC!w v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]NY~2jmX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .t-4o<7 3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VBGuC c/  
6Q@j  
五. 问题1:一致性 FaSf7D`C  
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?| $y&E(J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BwGfTua  
Id'-&tYG  
struct holder =l;ewlU  
  { faX#**r  
  // X1|njJGO1  
  template < typename T > Jb@V}Ul$  
T &   operator ()( const T & r) const qPK*%Q<;  
  { *b}HNX|  
  return (T & )r; ,j{,h_Op  
} |Nn)m  
} ; RDi]2  
Dlae;5 D  
这样的话assignment也必须相应改动: AaOu L,l  
F?*-4I-  
template < typename Left, typename Right > ,/%=sux  
class assignment |Q6.299  
  { wLH>:yKUU  
Left l; ~O0 $Suv  
Right r; y/{fX(aV  
public : wC+u73599  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZR B)uA)5=  
template < typename T2 > nI-w}NQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H3 ^},.  
} ; *boR`[Ond  
SiRaFj4s"  
同时,holder的operator=也需要改动: KIf dafRL  
gMmaK0uhS  
template < typename T > eS\Vib  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SCHP L.n  
  { - q1?? u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5h-SCB>P  
} Tod&&T'UW  
GqvpA# i  
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。 '&tG?gb&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zuad~%D<I  
85:=4N%  
return l(rhs) = r; XbKYiy  
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。 r&JgLC(   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4y?n [/M/  
u(>^3PJ+  
template < typename Tp > p!7FpxZY  
class constant_t !qh]6%l  
  { ,{u yG:  
  const Tp t; <I\/n<*  
public : Uw. `7b>B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nbD*x|  
template < typename T > ^R7lom.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]I dk:et  
  { :'-/NtV)o?  
  return t; gjwn7_  
} ^e_hLX\SW  
} ; *20jz<  
 EoR}Af  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IqaT?+O\?r  
下面就可以修改holder的operator=了 3 *"WG O5  
XK3tgaH  
template < typename T > XkE`U5.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JV^=v@Z3  
  { rNWw?_H-H(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $oID(P  
} |`2RShu  
!}#8)?p  
同时也要修改assignment的operator() WUe{vV#S'0  
kW Ml  
template < typename T2 > EReZkvseC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (z {#Eq4  
现在代码看起来就很一致了。 @]%IK(|  
&tLgG4pd  
六. 问题2:链式操作 #uG%j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kX7C3qdmt  
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。 WYm\)@  
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。 nLZTK&7}  
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。 UT~4x|b:O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [I,Z2G,Jb  
OUPUixz2Z  
template < typename T > ~S"+S/z/k  
struct result_1 ifMRryN4  
  { wo;~7K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7Jyy z,!5  
} ; X; \+<LE  
~*&H$6NJS  
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: u"cV%(#  
*eTqVG.  
template < typename T > X"|['t  
struct   ref '6iEMg&3  
  { P6'1.R  
typedef T & reference; jjB~G^n  
} ; h,u, ^ r  
template < typename T > PB\(=  
struct   ref < T &> `!;_ho  
  { gZ3u=uME  
typedef T & reference; Xv5wJlc!d  
} ; D[[|")Fn  
r"gJX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pe_W;q.  
p?%y82E  
template < typename T > P:K5",)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ul6]!Iy  
  { v!-/&}W)1  
  return l(t) = r(t); 36&e.3/#  
} F4-$~ v@  
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。 K*vt;L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 In"ZIKaC  
.GP T!lDc  
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 YNyk1cE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b5dD/-Vj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7 UKh688  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $kdB |4C  
最后的布局是: g#pr yYz  
                Add O-0x8O^B  
              /   \ 9]([\%)  
            Divide   5 r ,8 [O  
            /   \ x/I%2F  
          _1     3 B?gOHG*vd>  
似乎一切都解决了?不。 %ufN8w!p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Af~$TyX  
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。 t:x\kp  
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: b;B%q$sntC  
wtLO!=B  
template < typename Right > \$~|ZwV{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \g&,@'uh  
Right & rt) const !7O+ogL  
  { T@H ^BGs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^qvZXb  
} !I{0 _b{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p}z<Fdu 0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hn7# L  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~f&E7su-6+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;LKkbT 5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  L^/5ux  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e9Wa<i 8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: hE'-is@7  
4$HhP, gL=  
template < class Action > ) yi E@ X  
class picker : public Action Fj8z  
  { P-9)38`5  
public : kr^P6}'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z>1Pz(  
  // all the operator overloaded T$)^gHS  
} ; r..iko]T  
*2>&"B09`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U*rcd-@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: DD+7V@  
:DK {Vg6  
template < typename Right > 8?B!2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K e;E1S-~  
  { "b~+;<}Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r Xt}6[S  
} g>E LGG |Q  
TM__I\+Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n$A9_cHF7  
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。 imhwY#D  
M!siK2  
template < typename T >   struct picker_maker 58}U^IW  
  { 6IN e@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U#7#aeI  
} ; p}}R-D&K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x xHY+(m  
  { S1T"Z{$  
typedef picker < T > result; <VMGTBVQ  
} ; k$^UUo6  
;Zcswt8]u  
下面总的结构就有了: gs^Xf;g vI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *?@?f&E/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]\-A;}\e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ch*8B(:  
至此链式操作完美实现。 (U D nsF  
o*+"|  
(R,#a *CV  
七. 问题3 9!ngy*\x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ueogaifvB  
r8t}TU>C  
template < typename T1, typename T2 > *P[ hy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h ]5(].  
  { Q^P}\wb>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9 &dtd  
} S3C]AhW;  
)rIwqUgp6\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j.[.1G*("  
zF`0J  
template < typename T1, typename T2 > &Q/W~)~  
struct result_2 L8@f-Kk  
  { c`)\Pb/O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KWbI'}_z  
} ; ~p6 V,Q  
EgEa1l!NSQ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &C5_g$Ma.Z  
这个差事就留给了holder自己。 IV~>I-rd  
    +zqn<<9  
7uqzm  
template < int Order > B&M%I:i  
class holder; SBu"3ym  
template <> $j%'{)gK  
class holder < 1 > L]|gZ&^  
  { n1ZbRV  
public : (!u~CZ;  
template < typename T > ^cC,.Fdw  
  struct result_1 ^ 'MT0j  
  { 93>jr<A  
  typedef T & result; *g"Nq+i@  
} ; 1/B>XkCJ  
template < typename T1, typename T2 > U7,e/?a  
  struct result_2 |w~nVRb  
  { ZoW?nxY  
  typedef T1 & result; G`D`Af/B  
} ; vQG5*pR*w  
template < typename T > @Rze| T.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;J( 8 L  
  { 6xmZXp d!  
  return (T & )r; 3lL-)<0A(  
} ZL&qp04}  
template < typename T1, typename T2 > y-pJF{ R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n: ^ d|@  
  { 4/~E4"8  
  return (T1 & )r1; gT{Q#C2Baw  
} biD$qg  
} ; <18(  
#b}Z`u?@  
template <> _IHV7*u{;  
class holder < 2 > :1Xz4wkWS*  
  { aH(J,XY  
public : ,Q$ q=E;X  
template < typename T > GTPHVp&y  
  struct result_1 F@7jx:tI  
  { bn&TF3b  
  typedef T & result; "m$##X\  
} ; IZ-1c1   
template < typename T1, typename T2 > J9nX"Sb  
  struct result_2 PCee<W_%YE  
  { / y40(l?  
  typedef T2 & result; \[i1JG  
} ;  `,*3[  
template < typename T > [ZwjOi:)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lN 4oW3QT  
  { fCn^=8KOZ  
  return (T & )r; y3Qsv  
} ha<[b ue  
template < typename T1, typename T2 > #powub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e;q!6%  
  { J7$5s  
  return (T2 & )r2; ,5p(T_V/  
} |Pax=oJ\M  
} ; %)8}X>xq  
=_*Zn(>t`  
'?' l;#^i<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wh`"w7br  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nsC3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xf]d. :  
k/_ 59@)  
return l(i, j) = r(i, j); dh iuI|?@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z6\UGSL  
;%9|k U  
  return ( int & )i; 9!\B6=r y4  
  return ( int & )j; !X#OOqPr=  
最后执行i = j; OX7M8cmc+  
可见,参数被正确的选择了。 a$OE0zn`  
N0Lw}@p  
1W LXM^ 4  
!sP {gi#=  
wH&!W~M  
八. 中期总结 *I.f1lz%*  
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: ORw,)l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `cUl7 'j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AM\'RHL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cd_yzpL@}J  
:J@ gmY:C  
+ .[ <%  
,/I.t DH  
^A/k)x6  
` p-cSxR_  
九. 简化 %)W2H^  
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。 &)ChQZA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Do7Tj  
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: Cctu|^V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D_*WYV  
  +-*/&|^等 - %h.t+=U  
2. 返回引用。 :U%W%  
  =,各种复合赋值等 ;bib/  
3. 返回固定类型。 8qTys8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dn+KH+v  
4. 原样返回。 s};{ZAtE  
  operator, ?Ep [M:,q  
5. 返回解引用的类型。 cp7=epho  
  operator*(单目) t\,PB{P:J  
6. 返回地址。 m}t`FsB.  
  operator&(单目) WX?IYQ+  
7. 下表访问返回类型。 k$R-#f;  
  operator[] sIGMA$EK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S`0(*A[W*  
  operator<<和operator>> Jhhb7uU+  
1};Stai'  
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。 9}<ile7^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <0&*9ZeD  
 "Og7rl  
template < typename Left > 24*XL,  
struct value_return pJ"qu,w  
  { IueFx u  
template < typename T > )23H1  
  struct result_1 l'.VKh\C  
  { "(~^w=d:$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cf20.F{<  
} ; 7' V@+5  
u0c1:Uv#~e  
template < typename T1, typename T2 > EgCAsSx(  
  struct result_2 .jE{3^  
  { U$ElV]N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k"zv~`i'  
} ; zE9W8:7  
} ; 97C]+2R%^  
u?(d gJ  
qi D@'Va\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k2tF}  
@9RM9zK.q  
下面我们来剥离functor中的operator() {qJ1ko)$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L+i=VGm0  
BG]#o| KW  
return l(t) op r(t) 9 -a0:bP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zt{[ *~  
return op l(t) L48_96  
return op l(t1, t2) 1 bU,$4  
return l(t) op e\zm7_+i{  
return l(t1, t2) op C XMLt  
return l(t)[r(t)]  {Gk1vcq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZG8DIV\D7  
7# Kn8s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /{n-Y/j p  
单目: return f(l(t), r(t)); KBc1{adDx@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )g%d:xI  
双目: return f(l(t)); `e&Suyf4B  
return f(l(t1, t2)); FGmb<z 2p  
下面就是f的实现,以operator/为例 <=/hi l  
L^?qOylu  
struct meta_divide +lcbi  
  { 4p;`C  
template < typename T1, typename T2 > :J&oX <nF^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ka V8[|Gn,  
  { #f]SK[nR  
  return t1 / t2; \V~eVf;~  
} Moza".fiN  
} ; H40p86@M  
XK@E;Rv  
这个工作可以让宏来做: HBXOjr<,{  
v$wIm,j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qqY"*uJ'  
template < typename T1, typename T2 > \ MKi0jwJM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2uW; xfeY  
以后可以直接用 Am|%lj+1z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aeM+ d`f  
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 O m2d .7S  
(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。。。) ?NsW|w_  
WP'!*[z  
kxhWq:[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 ;dgp+  
7[XRd9a5(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +\ .Lp 5  
class unary_op : public Rettype Qe:seW  
  { CkQ3#L<2  
    Left l; _)m]_eS._  
public : 0 /U{p,r6`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kis"L(C  
yWo; a  
template < typename T > I1M%J@Cz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [waIi3Dv\  
      { `b7t4d*  
      return FuncType::execute(l(t)); Iit; F  
    } ?IT*: A] E  
U$z-e/  
    template < typename T1, typename T2 > meO:@Z0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Y{L&A  
      { +',S]Edx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y766; X:J  
    } W.KDVE$}f  
} ; K1yzD6[eW  
/@TF5]Ri  
je=a/Y=%U{  
同样还可以申明一个binary_op 'I6i ,+D/q  
BpP y&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yl+gL?IES  
class binary_op : public Rettype h J)h\  
  { -gX1-,dE  
    Left l; $B5aje}i  
Right r; E{P|)`,V  
public : g (CI;f}y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Txb#C[`  
|t#)~Oo  
template < typename T > j{+.tIzpq[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [/41% B2  
      { /"Uqa,{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R8Fv{7]c  
    } =MDys b&:  
Q sCheHP  
    template < typename T1, typename T2 > B*Dz{a^.:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oQ[f,7u  
      { ;+ hH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v;D~Pa  
    } Y O}<Ytx  
} ; /!XVHkX[  
s R/F"  
')<hON44EX  
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 _ *Pf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r0% D58  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *#+An<iT ;  
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。 |#R7wnE[k~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $Ri; ^pZw[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _ZSR.w}j/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wgGl[_)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Y\g3h M  
下面是修改过的unary_op pG;U2wE  
3"~!nn0;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 07{)?1cod4  
class unary_op t&e{_|i#+  
  { }a(dyr`S  
Left l; 0*{%=M  
  m G YoM  
public : k!'a,R:  
,/|T-Ka  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m#\ dSl}  
{V CWn95Z  
template < typename T > )irEM  
  struct result_1 'YSHi\z ](  
  { z9Rp`z&`E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3eQ&F~S  
} ; YNsJZnGr8#  
p>8D;#Hm L  
template < typename T1, typename T2 > 0{-q#/  
  struct result_2 NyNXP_8  
  { ' %o#q6O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :& ."ttf=  
} ; 8[{ Vu0R  
@GW #&\yM  
template < typename T1, typename T2 > g}(L;fy>7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !%%6dB@%t  
  { nUOz\ y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T{[=oH+  
} WCixKYq  
g{&ui.ml&  
template < typename T > Yr[\|$H5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D2~*&'4y  
  { XVZ   
  return OpClass::execute(lt(t)); uJ v-4H  
} {&1/V  
PB\x3pV!}  
} ; gp.^~p]x  
?m"( S oh  
*u;Iw{.{  
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 1#+S+g@#  
好啦,现在才真正完美了。 YS"=yye 3e  
现在在picker里面就可以这么添加了: v):Or'$~M  
ji0@P'^;  
template < typename Right > t\7[f >  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z!9-:  
  { E+;7>ja  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); </*6wpN  
} h2fNuu"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }:)&u|d_  
#?:lb1  
gc$l^`+M  
O3kA;[f;  
JDT`C2-Q  
十. bind HLG"a3tt  
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。 61'XgkacDS  
先来分析一下一段例子 8FY?!C  
7J<5f)  
-e:`|(Mo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P\k# >}}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iGB}Il)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  Mb~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。 JZyAXm%  
我们来写个简单的。 $*fMR,~t&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |@4' <4t  
对于函数对象类的版本: 7hPY_W y  
zy }$i?  
template < typename Func > v`1M[  
struct functor_trait 1p=]hC  
  { xU`p|(SS-  
typedef typename Func::result_type result_type; HN|%9{VeB  
} ; & >fQp(f  
对于无参数函数的版本: _.8S&  
#AQV(;r7@  
template < typename Ret > 8bld3p"^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~b8]H|<'Y  
  { ?$4 PVI}  
typedef Ret result_type; 9djk[ttA)  
} ; E r?&Y,o  
对于单参数函数的版本: %1+4_g9  
(SAs-  
template < typename Ret, typename V1 > Rnq7LGy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )+9Uoe~6  
  { 0LJv'  
typedef Ret result_type; FU4L6n  
} ; )l DD\J7  
对于双参数函数的版本: Pe3o;mx  
X=&KayD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hp|YE'uYT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I%KYtv~ `  
  { e+fN6v5pU  
typedef Ret result_type; NK H@+,+V  
} ; ?4T-@~~*`=  
等等。。。 ysY*k`5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /N.U/MPL_  
5`p.#  
template < typename Func > ;;/{xvQ.1  
struct func_return d8P^lv*rQW  
  { |P?*5xPB  
template < typename T > AFwdJte9e  
  struct result_1 uQKT  
  { YPI-<vM~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O0H.C0}  
} ;  z+X}HL  
b@hqz!)l`  
template < typename T1, typename T2 > '!B&:X)  
  struct result_2 5\VWCI  
  { c@L< Z`u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~((O8@}J  
} ; F*ylnB3z  
} ; sK?twg;D*|  
l+0oS'`V*L  
4;2uW#dG"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H3-hcx54T  
e~"U @8xk~  
template < typename Func, typename aPicker > ;#< 0<  
class binder_1 19%i mf  
  { \1M4Dl5!  
Func fn; 0?|<I{z2  
aPicker pk; NL+N%2XG7  
public : wi{3/  
O+x!Bg7   
template < typename T > +X 88;-  
  struct result_1 yyTnL 2Y9  
  { G7/ +ogV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1<aP92/N&  
} ; mgU<htMr1  
5L}/&^E#p  
template < typename T1, typename T2 > W=+ Y|R!  
  struct result_2 =~LJ3sIX  
  { Z*6IW7#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ":N9(}9  
} ; &m;*<}X  
Bdpy:'fJn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l,aay-E  
V0a3<6@4  
template < typename T > '8kP.l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t4-[Z$ n5  
  { TIg3` Fon  
  return fn(pk(t)); B^ }yo65I  
} {R{=+2K!|k  
template < typename T1, typename T2 > [0("Q;Ec[j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XW92gI<O  
  { 9H1rO8k  
  return fn(pk(t1, t2)); +:/%3}`  
} as =fCuJ  
} ; {?7Uj  
_+3::j~;m  
0JujesUw(  
一目了然不是么? yEy6]f+>+  
最后实现bind \o3gKoL%  
m+$VVn3Z}  
<9b &<K:  
template < typename Func, typename aPicker > XL/u#EA0<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sV*H`N')S  
  { wVtwx0|1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ChQx a  
} Lu%b9Jk  
G=bCNn<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [()koU#w.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7F.4Ga;  
% A0/1{(  
十一. phoenix ql~J8G9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u_Z+;{]Pj  
e&>2 n  
for_each(v.begin(), v.end(), F_P~x(X  
( 3o/[t  
do_ O^rDHFj,  
[ b| (: [nB  
  cout << _1 <<   " , " xN'I/@ kb  
] `kSZX:=};  
.while_( -- _1), &uVnZ@o42  
cout << var( " \n " ) RT8 ?7xFc  
) G^@5H/)  
); 9W);rL|5  
7a}k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bvOq5Q6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor + >!;i6|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b\,+f n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y8xE 6i  
wb ;xRP"w  
qmP].sA  
template < typename Cond, typename Actor > ]eV8b*d6  
class do_while K:WDl;8 (d  
  { 62NsJ<#>  
Cond cd; b#o|6HkW  
Actor act; I]_5}[I  
public : :rP=t ,  
template < typename T > Zj Z^_X3  
  struct result_1 iU:cW=W|M\  
  { ?\n > AC  
  typedef int result_type; \ B%+fw  
} ; V28M lP  
y<.5xq5_3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4mbBmQV$#  
A":T1s  
template < typename T > lk=<A"^S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8xMX  
  { vw@S>G lGg  
  do Ni7nq8B<  
    { -I%5$`z  
  act(t); rS Ni@;   
  } c[s4EUG  
  while (cd(t)); (w zQ2Dk  
  return   0 ; ?r!o~|9|  
} [<TrS/,)>  
} ; "EJ~QCW*Yh  
-ze J#B)C  
R^e'}+Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K.yb ^dg5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 23jwAsSo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 OcO3v'&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iJ|uvPCE  
下面就是产生这个functor的类: K|s, ru  
Y\hBd$lQ~  
6E}qL8'5x  
template < typename Actor > .ccp  
class do_while_actor VG~Vs@c(  
  { KG{St{uJ  
Actor act; ,iwp,=h=  
public : IUct  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EBmt9S  
nT)vNWT=  
template < typename Cond > EEL,^3KR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iam1V)V  
} ; LXCx~;{\  
{7pli{`  
D3K8F@d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <\S:'g"(  
最后,是那个do_ W!(LF7_!  
k|f4Cf,  
%N_%JK\{@  
class do_while_invoker {fp[BF  
  { uvS)8-o&F  
public : Wn}'bqp  
template < typename Actor > wUM0M?_p[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,"0 :3+(8;  
  { Q=dy<kg']  
  return do_while_actor < Actor > (act); _Bj":rzY  
} wI "U7vr  
} do_; ??/ 'kmd  
L{Vqh0QD&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pmYHUj #  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SZCze"`[  
最后来说说怎么处理break和continue II=79$n`G  
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。 PTV:IzoW  
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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