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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jGiw96,Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B^m!t7/,  
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, ;^ov~PPl  
,D8&q?a  
Hf_'32e3<  
0etwz3NuW  
  class filler nNs .,J)  
  { [` 9^QEj  
public : G"C;A`6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;NG1{]|Z  
} ; Gl;f#}  
InN{^uN  
cD8Ea(  
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: @T/qd>T o  
GEfY^! F+  
U2UyN9:6F  
:iEAUM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9'X@@6b*'  
_XWnS9  
P4[]qbfd,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @it/$>R^)  
e&ts\0  
+9_,w bF  
'$*[SauAG  
二. 战前分析 V" }*"P-%  
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。 }Az'Zu4 =  
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 \^  
gi 5XP]z  
Iy.mVtcsZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZR6&AiL(Bj  
  /* --------------------------------------------- */ %HVD^. V  
vector < int *> vp( 10 ); 22'vm~2E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); & L'6KEahR  
/* --------------------------------------------- */ VH<e))5C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _[%n ~6  
/* --------------------------------------------- */ nUqL\(UuY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]Y=S  
  /* --------------------------------------------- */ ]7l{g9?ZtV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ( QKsB3X  
/* --------------------------------------------- */ SlN"(nq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,@479ZvvR3  
T,Fm"U6[(  
vgN@~Xa  
fOLnK y#  
看了之后,我们可以思考一些问题: u`+ 'lBE,  
1._1, _2是什么? v!KJ|c@m  
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。 dXDXRY.FMQ  
2._1 = 1是在做什么? 6qf-Y!D5  
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。 k|5k8CRX  
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。 +8eVj#N  
py.!%vIOQ  
iAgOnk[  
三. 动工 cPSti  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pSXEJ 2k  
tStJ2-5*t  
G4O3h Y.`  
lm!F M`m  
template < typename T > ]h0Y8kpd  
class assignment |lY`9-M`I  
  { Z) t{JHm:  
T value; "H@Fe  
public : Eny!R@u7q  
assignment( const T & v) : value(v) {} z :? :  
template < typename T2 > {H'X)n$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5DUi4 Cbgy  
} ; mfz"M)1p1  
`}Eh[EOHJ  
lj Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z"]xdOre  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $q^O%(  
sN=KRqe  
vv!Bo~L1,  
8ZFH}v@V1'  
  class holder shD+eHo$  
  { _=6vW^ s  
public : Agz=8=S%  
template < typename T > IE|, ~M2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fmBkB8  
  { 9V.+U7\w  
  return assignment < T > (t); /K[]B]1NE  
} ^SgN(-QH  
} ; |Cu1uwy  
!*9FKDB{  
vWuyft*  
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: y]w )`}Ax  
r<v_CFJ  
  static holder _1; o;E (Kj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =m7CJc  
8pd&3G+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k~& o  
而不用手动写一个函数对象。 UYH|?Jw!N  
4I z.fAw  
f^~2^p 1te  
3|jn,?K)N  
四. 问题分析 s *K:IgJ/  
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。 p?}&)Un  
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。 t6j-?c('  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ` 4OMZMq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p0   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V@Ax}<$A  
@kS|Jz$iY  
五. 问题1:一致性 w~ijD ^ g  
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?| $f9 ,##/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <Nvlk\LQ  
nM=2"`@$  
struct holder 3F;EE:  
  { [1e.i  
  // $x/J+9Ww  
  template < typename T > 3Sk5I%  
T &   operator ()( const T & r) const EkDws `@  
  { 9GtLMpy  
  return (T & )r; makaI0M  
} U-ERhm>uk  
} ; pz.Y=V\t  
coW)_~U|  
这样的话assignment也必须相应改动: L(W%~UGN V  
LE<:.?<Z-  
template < typename Left, typename Right > ^kc>m$HY  
class assignment -?[O"D"c  
  { Tq.MubaO  
Left l; $ V3n~.=  
Right r; )gL&   
public : p!C_:Z5i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xP XoJN  
template < typename T2 > H^ESA s6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ',:3>{9  
} ; XC :;Rq'j  
d~w}NK[(  
同时,holder的operator=也需要改动: hkkF1 h  
\dC.%#  
template < typename T > 9zmD6G!}t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =`rppO  
  { F@B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Kxe ymwr2  
} &t[z  
N'htcC  
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。 f34_?F<h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6s> sj7  
~W2:NQ>i  
return l(rhs) = r; 9yO{JgKA  
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。 qn5y D!1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @?'t@P:4  
~JAH-R  
template < typename Tp > #8P#^v]H  
class constant_t ?ykVfO'  
  { 2,rY\Nu_  
  const Tp t; ' m  
public : =ZxW8 DK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VFQq`!*i  
template < typename T > EI[e+@J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xgZV0!%  
  { n ;Ql=4  
  return t; SD)5?{6<  
} aS c#&{  
} ; A@9U;8k  
6 ,7/8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rhlW  
下面就可以修改holder的operator=了 8<wtf]x  
Z'7 c^c7_  
template < typename T > W@R$' r,@O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M!;`(_2  
  { W;xW: -  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SS l8  
}  ]2hF!{wc  
RTdD]pE8Q  
同时也要修改assignment的operator() 2hjre3"?  
(O M?aW  
template < typename T2 > R[mH35D/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }CB=c]p  
现在代码看起来就很一致了。 MAm1w'ol"  
oO!1  
六. 问题2:链式操作 (mD-FR@#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /\IAr,w[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x!Z:K5%O  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 F{a0X0ru~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 S!`4Bl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @d8&3@{R^  
-D.B J(  
template < typename T > EM>c%BH<N  
struct result_1 eONeWY9  
  { .y/NudD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MEdIw#P.}{  
} ; \NvC   
ae9k[=-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 23B^g  
@p9e:[  
template < typename T > o$[a4I  
struct   ref .ruz l(6  
  { ,d9%Ce.$2  
typedef T & reference; 1C5kS[!  
} ; qaCi)f!Dl  
template < typename T > rR),~ @]sL  
struct   ref < T &> eR#gG^o8  
  { ?3B t ;<^  
typedef T & reference; a<a&6 3  
} ; E.7AbHph0  
r{Qs9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mip m&5R  
}`+^|1  
template < typename T > Ee$" O 6*!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ ufSNx(F  
  { 9H !B)  
  return l(t) = r(t); dw{#||  
} SoXX}<~E4  
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。 ~P"!DaAf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B BApL{  
hy!'Q>[`  
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 = C$ @DNEc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o3\SO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u~naVX\3b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~vjr;a(B  
最后的布局是: .yFg$|yG  
                Add M2zos(8g  
              /   \ "c! oOaA  
            Divide   5 kMJQeo79  
            /   \ 3[|:sa8?s  
          _1     3 ' q=NTP  
似乎一切都解决了?不。 x3Dg%=R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 }v'PY/d.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^J#*n;OQ3A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ht=6P)  
m_r@t*  
template < typename Right > x[.z"$T@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r[UyI3(i^  
Right & rt) const +hyWo]nW0  
  { yp^[]Mz=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .JD4gF2N  
} mER8> <  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VFO&)E/-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "t%1@b*u  
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。 O0=,&=i  
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。 z6L>!=  
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。 jr#g>7yM  
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? c9ov;Bw6S  
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: Q'Q72Fg  
q. ,p6D  
template < class Action > \/x)BE,  
class picker : public Action 6ljRV)  
  { ELkOrV~a{:  
public : 0]2B-o"kI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HhY2`P8  
  // all the operator overloaded ;f ;*Q>!  
} ; p.TiTFu/  
yTq(x4]  
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。 kj<D4)  
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: iEJQ#5))0  
Ei?9M^w  
template < typename Right > ^]sMy7X0IK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const esC\R4he  
  { 23u1nU[0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BhE~k?$9  
} #1qVFU  
D?*sdm9r`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wTMHoU*>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G|6|;   
Ae{4AZ  
template < typename T >   struct picker_maker H>X>5_{}  
  { Z.Y;[Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {KpH|i  
} ; utm+\/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .' N O~  
  { (fk, 80  
typedef picker < T > result; 2 Zjb/  
} ; ,T21z}r  
!ovZ>,1  
下面总的结构就有了: cJ(zidf_$  
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。 \dxW44sM  
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。 pD}VB6=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .5[LQR  
至此链式操作完美实现。 !MF"e|W  
2cX"#."5p  
Er)_[^) HG  
七. 问题3 -RqAT1  
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。 O3w_vm'  
/YugQ.>| l  
template < typename T1, typename T2 > }Cq9{0by?a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :'=~/GR  
  { @<w9fzi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vA7jZw  
} A2O_pbQti  
e=F( Zf+1^  
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: 9snyX7/!L  
'__3[D  
template < typename T1, typename T2 > M@2Qn-I  
struct result_2 RzY`^A6G6  
  { 84oW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o|*|  
} ; m9<[bEO<$  
7s fuju(  
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? L};;o+5uJD  
这个差事就留给了holder自己。 .L(j@I t  
    %_@5_S  
g7}z &S ;_  
template < int Order > SeJFZ0p  
class holder; ,, H$>r_;  
template <> I}W-5%  
class holder < 1 > KutgW#+40  
  { ':R3._tw\  
public : k\thEEVP0*  
template < typename T > >~wk  
  struct result_1 3f2Hjk7,d  
  { /%q9hI   
  typedef T & result; Nj@?}`C 4  
} ; $8T|r+<  
template < typename T1, typename T2 > r dG2| Tp  
  struct result_2 1q233QSW)  
  { =&*QT&e  
  typedef T1 & result; ~G ^}2#5  
} ; QB|fFj58u  
template < typename T > .lF\bA|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gjN!_^ _  
  { 46?F+,Rzl  
  return (T & )r; U#]eN[  
} Py25k 0j!  
template < typename T1, typename T2 > c'Tu,-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7D~O/#dcc  
  { =5=Vm[  
  return (T1 & )r1; _Il9s#NA%  
} *I1W+W`G  
} ; e %v4,8  
UV8r&O  
template <> 8 W<)c  
class holder < 2 > &'ETx"  
  { QKaj4?p$|S  
public : u+gXBU  
template < typename T > 2"Uk}Yz|  
  struct result_1 v0MOX>`s  
  { %FI6\ |`M  
  typedef T & result; 1 l*(8!_  
} ; q {+poV X  
template < typename T1, typename T2 > P$qkb|D,  
  struct result_2 V?J,ab$X#  
  { 1o8"==n%  
  typedef T2 & result; <C96]}/ ?  
} ; k42ur)pb  
template < typename T > sv6U%qV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DMxS-hl  
  { +G[HZ,FL  
  return (T & )r; |mE +f]7$  
} 898wZ{9  
template < typename T1, typename T2 > _5S$mc8K0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &b6@_C9  
  { CU`Oc>;*T  
  return (T2 & )r2; Tl7:}X<?  
} Hi" n GH  
} ; tc2GI6]e'  
/Vd#q)b%T  
iE gM ~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z*~ PYAt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m"7R 4O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y6%OV?}v!  
%s :  
return l(i, j) = r(i, j); A-Pwi.$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2 Yd~v|  
O*/-I pM  
  return ( int & )i; GJt9hDM$0  
  return ( int & )j; 8lGgp&ey  
最后执行i = j; C(*@-N pf[  
可见,参数被正确的选择了。 W (c\$2`  
ts\>_/  
S,9WMti4x  
`&[:!U2]F  
YJvT p~  
八. 中期总结 -&D6w9w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V//q$/&8(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j~f 7WJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `"mK\M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %c/"A8{eb  
:O+b4R+  
rkc%S5we  
54cgX)E[x  
sH,)e'0  
x  Bw.M{  
九. 简化 V+~{a:8[pq  
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。 iwjl--)@K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5qfKV&D  
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: 9l_?n@   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (C|V-}/*m  
  +-*/&|^等 "<$vU_  
2. 返回引用。 t}+c/ C%b=  
  =,各种复合赋值等 Ul0<Zxv  
3. 返回固定类型。 HtYR 0J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d]~1.i  
4. 原样返回。 $<e .]`R  
  operator, %vYlu%c<  
5. 返回解引用的类型。 #&KE_ n  
  operator*(单目) bK%tQeT  
6. 返回地址。 KBHKcFk  
  operator&(单目)  /r@  
7. 下表访问返回类型。 YgOgYo{E!  
  operator[] L=!kDU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6@ ^`-N;  
  operator<<和operator>> pYUkd!K"  
.+ o>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S,v>*AF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8B+^vF   
_H<OfAO  
template < typename Left > J$*["y`+  
struct value_return `2,_"9Z(  
  { J,KTc'[  
template < typename T > -mo ' $1  
  struct result_1 vUx$[/<  
  { yzb&   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WREGRy  
} ; (`/i1#nR  
Z@O e}\.$  
template < typename T1, typename T2 > 6v)eM=   
  struct result_2 `|?$; )  
  { @7 HBXP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \J&#C(pn  
} ; zn$ Ld,  
} ; 5MU@g*gj,C  
*<QL[qyV  
9sU,.T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &n kGdHX/a  
 2_v+q  
下面我们来剥离functor中的operator() Eakjsk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H4A+Dg,  
3zF7V:XH  
return l(t) op r(t) C)}LV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g7f%(W 2dd  
return op l(t) D|'Z c &  
return op l(t1, t2) jt?%03iuk  
return l(t) op "E!p1  
return l(t1, t2) op a3IB, dr5P  
return l(t)[r(t)] ^@"f%3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D ,^ U%<`  
\ jdO,-(  
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: ys6"Q[B  
单目: return f(l(t), r(t)); cty#@?"e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g]JI}O*5  
双目: return f(l(t)); 4<Y[L'UaA@  
return f(l(t1, t2)); 5j5t?G;d,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^q r[?ky]&  
oYx f((x  
struct meta_divide 98nLj9  
  { Q_Sq  uuk  
template < typename T1, typename T2 > UpBYL?+L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RVy87_J1  
  { >&Lu0oHH  
  return t1 / t2; iPNs EQ0We  
} w`f~Ht{wYR  
} ; k-0e#"B  
(7!(e  ,  
这个工作可以让宏来做: o7B+f  
vjS7nR"T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k5CIU}H"  
template < typename T1, typename T2 > \ tvCTC ey  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8#-}3~l[  
以后可以直接用 `P*j~ZLlXN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /^ 7 9|$E  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kIo?<=F8T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e$I:[>  
-q|M=6gOs  
)+R3C%  
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 HXo'^^}q;  
5|z[%x~f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $7g(-W  
class unary_op : public Rettype 6 VDF@V$E  
  { 'o9V0#$!  
    Left l; Y :BrAa[  
public : K 2v)"|T)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {a%cU[q  
FQ^uX]<3j  
template < typename T > ^S$w,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5OE?;PJ(  
      { ?q`mr_x%?  
      return FuncType::execute(l(t)); wO N Qlt  
    } l]cQ7g5  
$yJfAR  
    template < typename T1, typename T2 > ga%77t|jm3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q"uu&JC  
      { aW5~z^I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i?9Lf  
    } Pw1H) <X  
} ; kp"cHJNx  
=2'^ :4Z  
0Z(b/fdS  
同样还可以申明一个binary_op VlvDodV  
ypVr"fWB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _~"3 LB  
class binary_op : public Rettype ?Kf@/jv  
  { aS 2 Y6  
    Left l; _: x$"i  
Right r; e&nw&9vo  
public : ),|bP`V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IC~D?c0H:  
#k, kpL<a  
template < typename T > L.[2l Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VtFh1FDI\  
      { cMAfW3j: ;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &2^V<(19  
    } Sj+#yct-  
cFQa~  
    template < typename T1, typename T2 > *x!5I$~J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  UI'eD)WR  
      { B$j,:^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =r8(9:F!  
    } q ~lW  
} ; <u\G&cd_tA  
.=S{  
)vzT\dQ|  
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 O;"%z*g.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qB`P7!VN^]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i"@?eq#h  
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。 V;=T~K|)>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5E8P bV-l  
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。。。 ;?9~^,l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g!UM8I-$  
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) J4; ".Y=  
下面是修改过的unary_op dl4.jLY  
L2%P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DTY=k  
class unary_op %iNDRLR%I  
  { |xOOdy6 )~  
Left l; 3 -FNd~%  
  `)fGw7J {  
public : |v&&%>A2  
)Ec;krb+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R_ }(p2  
}, H,ky  
template < typename T > Fk:(% ci  
  struct result_1 /uVB[Tk^  
  { &ReIe>L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {iv=KF_S_  
} ; {3>^nMv@e  
LWE !+(n  
template < typename T1, typename T2 > 9S^-qQH3}  
  struct result_2 '7^_$M3$\  
  { :|g{ gi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a@. /e @p  
} ; 7E'C o|  
0=iJT4IEJ  
template < typename T1, typename T2 > ,MJZ*"V/3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KqQrxi?f-  
  { ^B/{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rRW&29A  
} &wfM:a/c  
|V& k1{V  
template < typename T > 2#^[`sFPO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P\R3/g  
  { tg:x}n  
  return OpClass::execute(lt(t)); V/Tp&+Z.c  
} WJ@,f%=<~  
1<F/boF~  
} ; q0 <g#jK  
C~B^sG@;  
Y!H"LI  
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 11u qs S2  
好啦,现在才真正完美了。 wU3Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q. >"@c[  
J=sQ].EK  
template < typename Right > 4 _ 3\4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G2rvi=8=  
  { <8Ad\MU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Nuj%8om6  
} J_,y?}.e3  
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。 8K qv)FjB  
!O\r[c  
'*pq@|q;t  
8PQ& 7o  
``={FaV~m  
十. bind laAG%lq/'  
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。 )}R0'QGd  
先来分析一下一段例子 2Y,s58F  
@`3)?J[w  
`is6\RH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !tVV +vT#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7]Z*]GRX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3^Ex_jeB  
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。 sXFD]cF  
我们来写个简单的。 iL(E`_I<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e&:fzO<~I  
对于函数对象类的版本: +XQ6KG&  
NXV%j},>  
template < typename Func > X'5te0v`3  
struct functor_trait yF*JzE 7,  
  { Z7(hW,60  
typedef typename Func::result_type result_type; g+f{I'j  
} ; FKaY w  
对于无参数函数的版本: ]}9EBf  
iU &V}p  
template < typename Ret > :%Bo)0a9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xKxWtZ0  
  { 2/GH5b(  
typedef Ret result_type; 4CDmq[AVS[  
} ; Qr/?tMALc  
对于单参数函数的版本: `VHm,g2  
dsh}-'>  
template < typename Ret, typename V1 > ukN#>e+L1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <1"6`24  
  { dM QnN[d6  
typedef Ret result_type; 4m~\S)ad  
} ;  9TeDLp  
对于双参数函数的版本: 7Kn=[2J5k'  
6A%Y/oU+2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '?QZ7A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i'a M#4V  
  { @sVBG']p  
typedef Ret result_type; 1$c*/Tc:E  
} ; 4X^0:.bT&  
等等。。。 wc;5tb#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L-fAT'!'  
'+`CwB2  
template < typename Func > ( \]_/ W  
struct func_return 3T_-_5[c  
  { <-$4?}  
template < typename T > > vgqf>)kk  
  struct result_1 /OViqZ;9  
  { "zr%Q'Ky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /({5x[  
} ; VRD2e ,K  
Blu^\:?#z-  
template < typename T1, typename T2 > JAgec`T%  
  struct result_2 |u03~L9G  
  { _ yU e2Gd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l9n 8v\8,o  
} ; &We'omq  
} ; J?%Z7&/M>  
w=OT^d 9n  
b+{,c@1rd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;]p#PNQ0  
,]o32@   
template < typename Func, typename aPicker > }O_6wi  
class binder_1 ZM<1;!i  
  { z2-=fIr.h  
Func fn; @~zhAU!  
aPicker pk; @mW0EJ8bb  
public :  Wkf)4!  
!I:6L7HdwB  
template < typename T > gbo{Zgf<  
  struct result_1 !j\  yt  
  { ?vvjwys@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "ibKi=  
} ; _c`Gxt%  
P4s:wuJ^  
template < typename T1, typename T2 > 64[j:t=N  
  struct result_2 7pkc*@t  
  { n`CmbM@@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D`Fl*Wc4H  
} ; u U\UULH0  
Q5baY\"9^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~?nPp$^  
%2V_%KA  
template < typename T > t:W`=^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cD7q;|+  
  { $lUZm\R|k  
  return fn(pk(t)); lxV> rmD  
} Jzh_`jW0l  
template < typename T1, typename T2 > 89~)nV)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?9/%K45  
  { 0^zu T  
  return fn(pk(t1, t2)); VYvHpsI  
} *S*;rLH9c  
} ; I/fERnHM/+  
h}.0Ne  
g(|p/%H  
一目了然不是么? cLX~NPD/  
最后实现bind C#;}U51:t  
S__+S7]Nr  
^-rb&kW@:  
template < typename Func, typename aPicker > <.~j:GbsE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %WdAI,  
  { ar R)]gk 7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RfFeAg,]/  
} 5q@o,d  
i x,5-j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :QB Wy  
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。 c!E+&5|n  
1NA>W   
十一. phoenix R /iB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^+!!:J|ra  
^?w6  
for_each(v.begin(), v.end(), F~z4T/TN%G  
( >|mmJ4T  
do_ .z)&#2E  
[ 'd'*4 )]k  
  cout << _1 <<   " , " ga0W;Vq&X  
] kx*=1AfU+Y  
.while_( -- _1), vxY7/_]  
cout << var( " \n " ) Y[@$1{YS  
) m8#+w0p)  
); nQb{/ TqC'  
D CFYpkR%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: J!~?}Fq/z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OlQ7Yi>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =l?5!f9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2Q0fgH2  
LeXu Td  
67%o83\  
template < typename Cond, typename Actor > +Z#lf  
class do_while 89?AcZ.D  
  { ?HAWw'QW  
Cond cd; gtqgf<mS  
Actor act; ig)rK<@*[  
public : -"#;U`.oh7  
template < typename T > _.yBX\tf[  
  struct result_1 =X]$J@j  
  { |?i-y3N  
  typedef int result_type; pd/{yX M  
} ; `pOiv&>  
=;`+^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c5nl!0XX  
eBlVb*nmq  
template < typename T > ldO6W7 G|h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vrLI`3n]  
  { 1s"6  
  do &FW|O(]  
    { *C}vy`X  
  act(t); 1-Sc@WXd  
  } T\NvN&h-  
  while (cd(t)); h,LwC9  
  return   0 ; [2WJ>2r}6  
} E0o=  
} ; |Rf4^vN  
$&OoxC  
ag+$qU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oEGe y8?  
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。 gR )xw)!  
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。 ~kj1L@gy   
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。 W4Tuc:X5  
下面就是产生这个functor的类: t n>$5}^;  
pA&CBXio  
6p=AzojoB  
template < typename Actor > 0L9z[2sj  
class do_while_actor hWP$U  
  { k}(C.`.  
Actor act; 6av]L YK  
public : :} i #ODJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hB]4Tn5H  
\'q 9,tP  
template < typename Cond > `%SFu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {R5Q{]dK3  
} ; w z}BH  
xxLD8?@e7  
FFQ=<(Ki  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xPl+ rsU  
最后,是那个do_ <DxUqCE  
2^'|[*$k1@  
.v?Ir)  
class do_while_invoker \#?n'qyj  
  { !yI , ~`Z  
public : NifzZEX  
template < typename Actor > ]>M{Q n*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tsaf|xe  
  { X"0n*UTF,  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5ztHar~f  
} 'Y Bz?l9  
} do_; |gxT-ZM  
T:p,!?kc7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .KSPr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z/n\Ak sE  
最后来说说怎么处理break和continue 7O84R^!|2  
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。 Q ;V `  
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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