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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ixiRFBUcF~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w'M0Rd]  
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, FD_0FMZ9,  
0%F C;v0  
?\$77k  
{!^HG+  
  class filler U@f3V8CPy  
  { ?3KI}'}EM  
public : jGI!}4_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aM?7'8/  
} ; '-w G  
J5J3%6I  
EF)kYz!@  
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: c~R ElL  
y*Ex5N~JC  
PK3T@Qv89  
+|#sF,,X4g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E6)FYz7x  
Ku,Efr  
Y;&Cmi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ks7s2vK^  
/8W}o/,s5  
dP)8T  
+qsdA#2  
二. 战前分析 uT;Qo{G^  
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。 1+#Vj#  
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  PJk Mn  
-iH/~a  
H7qda' %>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ynP^|Ou  
  /* --------------------------------------------- */ rK=[&k  
vector < int *> vp( 10 ); qV iky=/-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y 3KCIL9  
/* --------------------------------------------- */ i>)Whr'e8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D\* raQ`n  
/* --------------------------------------------- */ ]BAF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); & NOKrN~HX  
  /* --------------------------------------------- */ <YJU?G:@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yl-09)7s  
/* --------------------------------------------- */ 5r zB "L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X/gh>MJJ<  
",Q\A I  
!EpP-bq'*  
>2VB.f  
看了之后,我们可以思考一些问题: hCr7%`  
1._1, _2是什么? }s{zy:1O  
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。 qx_+mCZ  
2._1 = 1是在做什么? z)|56 F7'  
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。 r T* :1  
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。 |&RdOjw$u  
,3fw"P$  
m?<C\&)6x  
三. 动工 |dX#4Mq^,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NO* 1km[#  
/}M@ @W  
u{>5  
rxa8X wo8  
template < typename T > _HGDqj L  
class assignment hrcR"OZ~X  
  { )QI]b4[  
T value; d>vGx  
public : H,H'bd/  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2@e<II2ha8  
template < typename T2 > Itz_;+I.Mp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NaVZ)  
} ; +;cw<9%0  
Yj0Ss{Ep  
H3a}`3}U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U4LOe}Ny  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aNXu"US+Sp  
%X[|7D-  
(V e[FhA  
=BX<;vU  
  class holder QKOo # 7  
  { 7J>n;8{%?  
public : lZ_i~;u4@v  
template < typename T > bcj7.rh]'h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9.%{M#j  
  { W"wP%  
  return assignment < T > (t); Keof{>V=CA  
} cm7aL%D$c  
} ; vhhsOga  
#~p1\['|M  
.}CP Z3y  
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: i 3?zYaT  
;'vY^I8-L  
  static holder _1; 1Z`<HW"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q>Q$BCD5  
>Y{.)QS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .[O*bk  
而不用手动写一个函数对象。 T+2?u.{I  
vQIoj31  
*5|\if\  
pQEHWq"Q  
四. 问题分析 rcQ?E=V2O  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {kZhje^$vi  
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。 i[jAAr$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @~a52'\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?<F\S2W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g<.VW 0  
|5![k<o#  
五. 问题1:一致性 DQ'+,bxk=9  
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?| vx-u+/\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Iqo4INGIi  
<ygkK5#q  
struct holder k87B+0QEL  
  { 1~5={eI  
  // QiwZk<rb  
  template < typename T > \h #vL  
T &   operator ()( const T & r) const KWN&nP +  
  { l"ih+%S  
  return (T & )r; tnKzg21%  
} 0BVMLRB  
} ; 5IMh$!/uc  
!_V*VD  
这样的话assignment也必须相应改动: +o_`k!  
ZC0F:=/K  
template < typename Left, typename Right > jkPXkysm  
class assignment XPX{c|]>.  
  { q:nYUW o   
Left l; p]pFZ";70  
Right r; m0\(a_0V  
public : qe\j$Cjy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9`c :sop  
template < typename T2 > ^. Pn)J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]HCt%5  
} ; k,q` ^E8k  
O gycP4z[  
同时,holder的operator=也需要改动: WddU|-W  
 NU_VUd2  
template < typename T > KE(kR>OB]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LXw&d]P  
  { rVf`wJ6b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $1UN?(r  
} R\X=Vg  
>GZF \ER  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?mF-zA'4]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mXa1SZnE   
GU"MuW`u2  
return l(rhs) = r; 'l<kY\I!%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =@ON>SmPs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *4.f*3*  
@];Xbbw+c  
template < typename Tp > Y @K9Hl  
class constant_t kW/ksz0)  
  { Kk??}  
  const Tp t; b!UT<:o  
public : {`1zVTp[<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [i&tE.7  
template < typename T > lUWjm%|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q>z0?%B  
  { B"{CWH O  
  return t; %`g qV9a  
} 6o6m"6  
} ; KXdls(ROP  
8(S'g+p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D{G#|&;  
下面就可以修改holder的operator=了 &os* @0h4  
]n!pn#Q  
template < typename T > `d8$OC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &, K;F'  
  { !X#=Pt[,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U>:p`@  
} A}oR,$D-  
cvc.-7IO  
同时也要修改assignment的operator() 'MC) %N,  
47t^{WrT  
template < typename T2 > 9N-mIGJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LWIU7dw  
现在代码看起来就很一致了。 ]aaHb  
Lqz}h-Ei  
六. 问题2:链式操作 >Axe7<l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i>0bI^H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XSZW9/I-(|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vbA9 V<c&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Be}Cj(C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1FY^_dvH  
=I*"vwc?  
template < typename T > 7e u7ie6  
struct result_1 EI/_=.d  
  { g:OVAA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xx41Qw>\W  
} ; beO*|  
I-+D+DhRx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: WxIP~  
P:CwC"z>sS  
template < typename T > L18Olu  
struct   ref McA,  
  { i%-c/ lop  
typedef T & reference; }.e*=/"MB  
} ; a:@Eg;aN*O  
template < typename T > a*vi&$@`Z1  
struct   ref < T &> Y}F+4   
  { ==|//:: \  
typedef T & reference; JqFFI:Q5a  
} ; Z/a]oR@  
*jDzh;H!w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >5XE*9  
Xf$,ra"  
template < typename T > kbOo;<X9A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VE{t]>*-u  
  { \t )Zk2  
  return l(t) = r(t); 79S=n,O  
} ]Ub?Wo7F?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Tw|=;m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KS%xo6k.  
Is%-r.i  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u,/PJg-(!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q%KS$nP9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {AQ3y,sh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6``!DMDt/P  
最后的布局是: &4p:2,|r9  
                Add \}G/F!  
              /   \ UJlKw `4  
            Divide   5 C+2*m=r  
            /   \ T;.#=h  
          _1     3 +vZ-o{}.jO  
似乎一切都解决了?不。 -_A0<A.  
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。 ? NVN&zD]  
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。 pGUrYik4  
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: C2bN<K  
W!+5}\?  
template < typename Right > z) Bc91A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N{oD1%  
Right & rt) const $FCLo8/=  
  { Jf4D">h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `"/@LUso  
} 6Pd;I,k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Pm V:J9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {6v+ Dz>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 !a4pKN`qLY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s6!aGZ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5f}wQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !=eui$]  
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: s_p?3bKu  
+*F ;l\R  
template < class Action > eX $u  
class picker : public Action M0n@?S  
  { 265df Y9Pu  
public : m!w(Q+*j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JAc-5e4  
  // all the operator overloaded \%rX~UhZ=  
} ; 9?@M Zh  
sIg{a( 1/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 q[7C,o>/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Z*x Q"+\  
i>>_S&!9p  
template < typename Right > p \F*Y,4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '}]w=2Lf  
  { mI?AI7DqK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 57rc|]C  
} t"JfqD E  
yj"+!g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OG/R6k.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `3\5&Bf  
s#64NG  
template < typename T >   struct picker_maker W 4~a`D7  
  { n: Ka@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,Q2`N{f  
} ; .kGg }  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <.+hV4,3  
  { n1!0KOu/N  
typedef picker < T > result; CGny#Vh  
} ; 'I\bz;VT  
'+5*ajP<  
下面总的结构就有了: d5UdRX]*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9xN4\y6F  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1Ep!U#Del  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U''/y\Z  
至此链式操作完美实现。 mGwB bY+5n  
7WKb| /#;  
_}{C?611c  
七. 问题3 .$L'Jt2X  
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。 W=%}~ 7*  
Mp}aJzmkB;  
template < typename T1, typename T2 > j^mAJ5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YN.rj-;^+  
  { L+(5`Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Vw<=& w#K  
} 349W0>eOT  
pa4zSl  
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: nsuK{8}@  
H Y\-sl^  
template < typename T1, typename T2 > S:+SZq  
struct result_2 K!0vvP2H  
  { josc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MXq+aS{  
} ; ][I}yOD70  
G;>b}\Ng  
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? 9jCn|+  
这个差事就留给了holder自己。 d[6[3B  
    TW7jp  
_>S."cm}!k  
template < int Order > oGu-:X=`9  
class holder; 2dFC{US'  
template <> 48Vmz  
class holder < 1 > z~# .Ey  
  { _ 2R;@[f2  
public : 4'RyD<K\  
template < typename T > GNgPf"}K  
  struct result_1 &k+ jVymH  
  { BRi\&&<4  
  typedef T & result; ,Hlbl}.ls  
} ; q5p!Ty"  
template < typename T1, typename T2 > [>U'P1@ql  
  struct result_2 pIXbr($  
  {  ") q  
  typedef T1 & result; dmgoVF_qR  
} ; G\@ uj>Z  
template < typename T > >WVos 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -hZlFAZi  
  { 9nu!|reS  
  return (T & )r; &Egw94l  
} 2"cUBFc1I  
template < typename T1, typename T2 > k2(B{x}L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K -cRNt  
  { iO4Yfj#?  
  return (T1 & )r1; z/dpnGX  
} (P%{Tab  
} ; |08b=aR6ro  
1MkQ$v7m  
template <> p6VS<L  
class holder < 2 > Zi<Y?Vm/,O  
  { e* {'A  
public : ecfw[4B`  
template < typename T > G~b/!clN  
  struct result_1 o EXN$SIs  
  { 4! ]28[2B6  
  typedef T & result; 5?9K%x'b  
} ; TmZ sC5  
template < typename T1, typename T2 > |=&[sC  
  struct result_2 ~4IkQ|,  
  { o/I'Qi$v-  
  typedef T2 & result; 6jyS]($q  
} ; Kx==vq%39  
template < typename T > 2#%@j6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >1q W*  
  { wK>a&`<  
  return (T & )r; us%dw&   
} <]1Z  
template < typename T1, typename T2 > T?B753I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XRA RgWj  
  { -9W)|toWb"  
  return (T2 & )r2; 9f1,E98w_  
} .K%1{`.|  
} ; ,/*L|M/&5  
*i3\`;^=  
%P@V7n  
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> >。 oM ey^]!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v o<'7,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pbc<326X"  
T rK-XTev  
return l(i, j) = r(i, j); c~ x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jiw5>RNt  
moz*=a  
  return ( int & )i; `#J0@ -  
  return ( int & )j; Y=0D[o8  
最后执行i = j; #2 Gy=GvV  
可见,参数被正确的选择了。 ~nLE?>x|Z  
%+gK5aVab  
ul@G{N{L   
$o}Ao@WkO  
<Cv 6wC=  
八. 中期总结 .Y`;{)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: R2K{vs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Lh`B5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \MhSIlM#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,, S]_S  
F%|F-6  
PiQs Vk  
P?WS=w*O0  
FLf< gz  
A<$~Q;r2a  
九. 简化 &=ZVU\o:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )w/ #T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3(&f!<Uy  
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: "wqN,}bj\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Uphme8SX  
  +-*/&|^等 0o-. m  
2. 返回引用。 u_31Db<  
  =,各种复合赋值等 f%ThS42  
3. 返回固定类型。 * z85 2@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^W8kt  
4. 原样返回。 zH)M,+P  
  operator, qK=uSL o\+  
5. 返回解引用的类型。  Q6qIx=c4  
  operator*(单目) {"e)Jj_=  
6. 返回地址。 4zo^ b0v  
  operator&(单目) GQ -fEIi{  
7. 下表访问返回类型。 kn 5X:@{  
  operator[] 76 ] X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P6G&3yPt  
  operator<<和operator>> #LU<v  
"|k 4<"]  
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。 9szUN;:ZZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `|rF^~6(dR  
Sao4MkSz[]  
template < typename Left > (Mzv"FN]  
struct value_return $tm%=g^  
  { GycW3tc]_&  
template < typename T > ZsnFuk#W  
  struct result_1 ^mp#7OL  
  { _EEOBaZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3aX/)v.:4  
} ; cVb&Jzd  
_dQg5CmlG  
template < typename T1, typename T2 > mZG)#gW[  
  struct result_2 qp##>c31X  
  { :)*+ aS"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sV']p#HK0  
} ; (8Ptuh6\\2  
} ; \-`,fat  
mG\$W#+j  
u2 a#qU5*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V vFMpPi  
ahoXQ8c:\}  
下面我们来剥离functor中的operator() D,hZVKa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v}`{OE:-J  
4-r5C5o,W  
return l(t) op r(t) =Ts5\1sc>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o(L8 -F  
return op l(t) NNgpDL*  
return op l(t1, t2) 4it^-M  
return l(t) op Ea,L04K  
return l(t1, t2) op -xVp}RLT  
return l(t)[r(t)] -Z(='A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j0wpaIp  
|d)*,O4s  
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:  Q4R*yRk  
单目: return f(l(t), r(t)); R\T1R"1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q\moR^>  
双目: return f(l(t)); {VmJVO]S  
return f(l(t1, t2)); gJFx#s0?6.  
下面就是f的实现,以operator/为例 'W_u1l/  
fHV%.25  
struct meta_divide nDU=B.?E{O  
  { p[^a4E_v  
template < typename T1, typename T2 > Ip_deP@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]I^b&N  
  { I%<LLkQ  
  return t1 / t2; l^k/Y ]  
} iwVsq_[]L  
} ; yQz6K6p  
;Pw\p^wz  
这个工作可以让宏来做: $p;<1+!  
6"djX47j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AY x*Ngn  
template < typename T1, typename T2 > \ P]^ BE;7T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YZdV0 -S  
以后可以直接用 (~IoRhp^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,L&d\M"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%:ST4  
(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。。。) % |^V)  
pf8M0,AY  
(ebC80M  
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 `EdZ  
eHl)/='  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U_KCN09  
class unary_op : public Rettype p}e1!q;N  
  { J`[v u4  
    Left l; X/BcS[a  
public : wrhGZ=k{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^B?brH}  
% B^BN|r  
template < typename T > T B(K&3_D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DD fw& y  
      { MLT ^7'y  
      return FuncType::execute(l(t)); UP .4#1I  
    } r "uQ|  
IY"+hHt  
    template < typename T1, typename T2 > |>zYUT[V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E=# O|[=  
      { w!|jL $5L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /g)(  
    } uA[c$tBe  
} ; H3 >49;`  
(jp!q ,)  
S&J>15oWM`  
同样还可以申明一个binary_op {oftZ Xwf  
RRUv_sff  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }h+{>{2j  
class binary_op : public Rettype %'w?fqk  
  { @L,4JPk  
    Left l; 1:;S6{oQ  
Right r; .%G>z"Xx  
public : SpC6dkxD\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [/Sk+ID  
I} .9  
template < typename T > s H(io  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JKTn  
      { w| eVl{~p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1k0*WCfZ  
    } t2LX@Q"  
[x{Ai( /T^  
    template < typename T1, typename T2 > p#0L@!,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BZOB\Ym  
      { po@Agyg5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AL{iQxQ6  
    } 0dW*].Gi:  
} ; -, uT8'  
1c|{<dFm  
hS'!JAM>Q  
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 A~X| vW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /hSEm.<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *X /i<  
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。 G{74o8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! . e_VPKF|  
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。。。 b5)a6qtb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5p]V/<r  
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) RxE.t[  
下面是修改过的unary_op  B9dc *  
\GPTGi5A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l T#WM]  
class unary_op 0uu)0:  
  { x~QZVL=:  
Left l; 2. q\!V}yQ  
  l4gZHMh'  
public : #.{ddY{  
&LYH >  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~e _  
W3gHz T?{  
template < typename T > "&C>=  
  struct result_1 z&Xk~R*$  
  { 0TaN#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gsY Q"/S9  
} ; n0QHrIf{  
b!<)x}-t>  
template < typename T1, typename T2 > ?c<uN~fC=  
  struct result_2 SUDvKP  
  { WP{U9YF2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &NX7  
} ; Qp9QS yMs}  
8ZCR9%  
template < typename T1, typename T2 > b}&.IJ&40j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eD|"?@cE  
  { !u;gGgQF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MZ?+I~@  
} TVF:z_M9  
Vn65:" O  
template < typename T > M(1cf(<+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n_(f"U v  
  { >d(:XP6J  
  return OpClass::execute(lt(t)); uO>pl37@  
} cB)tf S4)  
I9e3-2THfj  
} ; >Cam6LJ  
udS&$/&GH  
}.1}yz^y  
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 Ept=&mJPu  
好啦,现在才真正完美了。 ^CK D[s  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5+2qx)FZ  
:F_>`{  
template < typename Right > '~VF*i^4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rZ&li/Z  
  { p fR~?jYzm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Lvrflx*Q  
} A ^t _"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。 @~}~;}0x  
$Wu|4]o>9  
EE*|#  
:31?Z(fQ  
.u'MMe>^  
十. bind BOD!0CR5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y;%\ w-.\  
先来分析一下一段例子 M/,lP  
NHcA6y$Cz  
J+T tM>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -p"}K~lt:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NiMsAI@j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C`-CfZZ  
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。 )NK#}c~5  
我们来写个简单的。 x)pR^t7u8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X|yVRQ?F`  
对于函数对象类的版本: 6n|][! f  
_S,UpR~2W  
template < typename Func > Gx*B(t]4y  
struct functor_trait 3 }3C*w+  
  { 0+k..l  
typedef typename Func::result_type result_type; +R7pdi  
} ; BSL+Gjj~}  
对于无参数函数的版本: Fkg%_v$  
^Rtxef  
template < typename Ret > c D .;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /l+"aKW 2  
  { `.Zm}'  
typedef Ret result_type; 7'gk=MQc  
} ; I%b5a`7  
对于单参数函数的版本: $3g M P+  
"<Yxt"Z4  
template < typename Ret, typename V1 > <g&.UW4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,g4T>7`&U%  
  { mi1^hl'2  
typedef Ret result_type; u08j9) ,4  
} ; [E+J=L.l  
对于双参数函数的版本: &- !$qUli  
l](!2a=[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NV==[$(r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Uw| -d[!  
  { FAdTp.   
typedef Ret result_type; o+L [o_er  
} ; / U!xh3  
等等。。。 I`s~.fZt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "3'a.b akw  
J*_^~t  
template < typename Func > 'V8o["P  
struct func_return 0+[3>Ny 0  
  { `l6OQdB3W  
template < typename T > JDW/Mc1bh  
  struct result_1 "Pu917_P  
  { ?]aVRmL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  8hYl73#  
} ; a^\ F9^j  
g}IOHE  
template < typename T1, typename T2 > zl|+YjR  
  struct result_2 r;{ggwY&J  
  { A'Z!l20_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k2fJ  
} ; gvPHB+#A  
} ; H/k]u)Gtv  
Y]^*mc0fE  
eA{A3.f"Hz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 72/ bC  
7IQa Xcl  
template < typename Func, typename aPicker > 'T(Q  
class binder_1 |onLJY7)  
  { {NcJL< ;tS  
Func fn; VbTX;?  
aPicker pk; |`pBI0Sjo  
public : <WnIJum  
#DARZhU)  
template < typename T > m%UF{I,  
  struct result_1 '+ mI  
  { 66sgs16k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; feH&Ug4?G  
} ; g-,lY|a  
-[&Z{1A4x4  
template < typename T1, typename T2 > f,|;eF-Z  
  struct result_2 Y^C(<N$  
  { 2 E?]!9T~|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y]Z&  
} ; 2Nx:Y+[  
9P,[MZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JG&E"j#q  
0LYf0^P  
template < typename T > Z op/ MeI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (/Jy9 =~  
  { t=My=pG  
  return fn(pk(t)); V|F/ynJfA  
} s&+`>  
template < typename T1, typename T2 > q(WGvl^r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Lsai8 B  
  { .gN ziDO  
  return fn(pk(t1, t2)); UtC<TBr  
} \ So)g)K  
} ; [O}D^qp  
}'86hnW  
Z\]LG4N?  
一目了然不是么? v~W ;&{  
最后实现bind qx9; "Ut  
mKyF<1,m  
wAgV evE  
template < typename Func, typename aPicker > tk:nth  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j^v<rCzc (  
  { ]Nw ]po+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m5a'Vs  
} O/$41mK+!  
 >|gXE>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8r:T&)v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wDSwcNS  
v-^<,|vm2f  
十一. phoenix GMkni'pV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )~S`[jV5  
TKbfZw  
for_each(v.begin(), v.end(), Tr4\ `a-i  
( &U CtyCz  
do_ n5efHJU  
[ L?P[{Ohh/  
  cout << _1 <<   " , " ^|vP").aQm  
] Fp"c {  
.while_( -- _1), 9b&;4Yq!f  
cout << var( " \n " ) \VI0/G)L  
) lp5'-Jo  
); k^cnNx  
O'xp"e,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Os]. IL$  
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 j|qdf3^f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U#sv.r/L}3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 69Z`mR  
7l09  
^^24a_+2  
template < typename Cond, typename Actor > d_f*'M2Gv  
class do_while (&V)D?/hS  
  { |Q@(<'8=  
Cond cd; ftRdK>a D  
Actor act; =Lb(N61  
public : /UY'E<wBx  
template < typename T > BT^=p  
  struct result_1 V\Y, 4&bI  
  { UF\k0oLz  
  typedef int result_type; EM1HwapD  
} ; D8xE"6T>  
Fo5UG2E&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ACFEM9 [=  
N6T  
template < typename T > !}c\u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a*_&[  
  { O-pH~E  
  do Oml /;p  
    { kp!(e0n  
  act(t); iCGHcN^3  
  } !Htl e %  
  while (cd(t)); @Jlsx0i}}  
  return   0 ; P1]F0fR  
} $]W*;MTI}  
} ; &uV|Ie8@q  
J-G)mvkv  
cg_tJ^vrY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^vzXT>t-M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [Z;H= `  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jaVx9FR +  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >}C:EnECy  
下面就是产生这个functor的类: 1N { >00  
P!)F1U]!  
a^X% (@Sg  
template < typename Actor > vfVF^ WOd  
class do_while_actor )7AjRtb!/  
  { _W,?_"[R=  
Actor act; .lI.I  
public : nJ1<8 p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F4~O-g.<  
h CV(O2jL  
template < typename Cond > B4c;/W-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; onS4ZE3B  
} ; *13-)yfd  
M0)ZJti  
9I#a{%A:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %+#l{\z  
最后,是那个do_ <~svy)Cz  
Xg;<?g?k  
'^ O}`   
class do_while_invoker G[fg!vig#7  
  { _0\wyjjU  
public : CHL5@gg@>y  
template < typename Actor > eSW}H_3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;L$l0(OO  
  { $%ztP Ta  
  return do_while_actor < Actor > (act); D*_. 4I  
} "CFU$~  
} do_; /R( .7N  
Iu;VFa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z~1S/,Ca  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a", 8N"'  
最后来说说怎么处理break和continue |OZ>5  
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。 k>E/)9%ep2  
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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