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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @u$NB3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pj7a l;  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, !pj&h0CR  
BNk>D|D;  
S['rTuk  
|;:Kn*0/]  
  class filler :CqR1_n%  
  { E<D^j^T  
public : N[-$*F,:_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uo?R;fX26  
} ; KCpq<A%  
A;X3z-[[  
I] +OYWp  
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: J>+\a1{  
CqWO 0  
`_.:O,^n^  
y%9Hu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .5>]DZn6  
)" Z|x  
^7Z? }tgU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1Z?uT[kR  
oNYFbZw  
Vo[.^0  
cSv;HN:  
二. 战前分析 E3{kH 7_'\  
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。 Vug[q=i  
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 'I}wN5`  
H`k YDp  
v6wg,,T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ngJ{az  
  /* --------------------------------------------- */ ]):>9q$C  
vector < int *> vp( 10 ); ' Hj([N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fg ,vTpBk  
/* --------------------------------------------- */ <}.!G>X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 45BpZ~-  
/* --------------------------------------------- */ +_ 8BJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {|0YcL  
  /* --------------------------------------------- */ 9*~";{O.Oa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *yHz#u'  
/* --------------------------------------------- */ R4b!?}d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *Cp:<M nd  
ffI=Bt]t  
d%L/[.&  
2zbn8tO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ./zzuKO8XK  
1._1, _2是什么? L)<~0GcP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M%$ITE  
2._1 = 1是在做什么? h'GOO(  
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。 uwi.Sg11  
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。 4Q1R:Ra  
, ExY.'%1  
,*9gy$  
三. 动工 zgGJ<=G.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YADXXQ"  
xEq?[M  
O`!XW8  
ml)\RL  
template < typename T > sUQ Q/F6  
class assignment ,* \s  
  { T tWzjt  
T value; o:*$G~. k  
public : *q\>DE=7  
assignment( const T & v) : value(v) {} f8UJ3vB  
template < typename T2 > jUZ$vyT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X,lhVT |  
} ; t+pA9^$[ `  
`WMU'ezF  
NU'2QSU8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \R-'<kN.*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JSylQ201  
{md5G$* %  
MLi aCG;  
hhWy-fP#  
  class holder \QG2V$  
  { y\CxdTs  
public : -s)h ?D  
template < typename T > wSM(!:on5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?I+$KjE+  
  { 6Hy_7\$(-  
  return assignment < T > (t); eHIcfp@&  
} GpO*As_2  
} ; FI$ -."F  
MO| Dwuaf  
CbxWK#aMmB  
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: WlW%z(RC  
7 _"G@h  
  static holder _1; M$!-B,1BX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {KK/mAp{  
Yi[MoYe/K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rf`xY4I\  
而不用手动写一个函数对象。 >Y\?v-^~;  
OwNo$b]h`  
@KHY8y7  
o!&+ _BKw  
四. 问题分析 O0_RW`69  
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。 rR/{Yx4  
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。 '-XO;{,-R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C CLc,r>)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f `}/^*D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U KTfLh  
%2B1E( r%M  
五. 问题1:一致性 WjSu4   
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?| ?'H+u[1.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l&kZ6lZ  
&v;o }Q}E{  
struct holder W1LR ,:$  
  { 5G`fVsb  
  // R>5Xv%R  
  template < typename T > IAN={";p  
T &   operator ()( const T & r) const ([^f1;ncm  
  { gLFTnMO  
  return (T & )r; JvP>[vb  
} H4T~Kv  
} ; #, 1)@[  
+%WW8OX   
这样的话assignment也必须相应改动: j/NX  
mH\2XG8nV  
template < typename Left, typename Right > 2}* 8( 32  
class assignment .A_R6~::  
  { @SaxM4  
Left l; 4b, +;  
Right r; oIj -Y`92!  
public : E="uDHw+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EDh-pK  
template < typename T2 > 9HPwl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9%"\s2T  
} ; {Xr 9]g`  
|QR9#Iv  
同时,holder的operator=也需要改动: xsy45az<ip  
IDpx_  
template < typename T > Bga4kjfmk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L.JL4;U P  
  { \D]9:BNJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x;/dSfv_  
} >Y+m54EE  
Br{(sL0e  
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。 L8Z@Dk7Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 IGly x'\_  
Y" rODk1  
return l(rhs) = r; ZSD7%gE<D  
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。 o Q*LP{M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tGbx/$Y   
\[)SK`cwd  
template < typename Tp > V eY&pPQ  
class constant_t l]Ym)QP  
  { 5j0 Ib>\  
  const Tp t; !h<O c!9  
public : }s6Veosl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1A#/70Mo  
template < typename T > OQKc_z'"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wa`c3PQGu  
  { >p;&AaXkoG  
  return t; ;KEie@Ry  
} f|F=)tJO  
} ; ]ZW-`UMO  
|B'4wF>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SXvflr] =m  
下面就可以修改holder的operator=了 -XK;B--c  
( plT/0=^t  
template < typename T > EAxdF u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WB<MU:.Vc  
  { gf9U<J#&C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t y4R2LnC  
} ro3%VA=V  
-xN/H,xok  
同时也要修改assignment的operator() nG{o$v_|  
0@y`iZ] 1S  
template < typename T2 > Q00v(6V46  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :(" @U,  
现在代码看起来就很一致了。 oe3=QE  
8|L@-F  
六. 问题2:链式操作 J~oxqw}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BSJS4+,E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 .c@Y ?..+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 GK3T w  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @,c` #,F/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KK6z3"tk5  
>msQ@Ch  
template < typename T > V[WL S?-)  
struct result_1 %W=BdGr[8z  
  { X=lsuKREZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V\e1NS  
} ; ^,5%fl  
#`K{vj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PX2b(fR8_O  
iWFtb)3B  
template < typename T > >ke.ZZV?  
struct   ref `_i|\}tl  
  { _iEnS4$A8  
typedef T & reference; "O|.e`C%^  
} ; | WTWj  
template < typename T > :=5X)10  
struct   ref < T &> _' X  
  { !y>up+cRjl  
typedef T & reference; 4i }nk T  
} ; q4G$I?4  
vW!O("\7K<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W,H=K##6<  
'Nuy/\[{\  
template < typename T > P{:Zxli0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2mMi=pv9  
  { ,=c(P9}^  
  return l(t) = r(t); [u^ fy<jdp  
} so/0f1R?~  
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。 J|^z>gP(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +{m+aHk  
fE&s 6w&  
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 Dv` "3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }aI>dHL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~gOZ\jm}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >H5t,FfQL  
最后的布局是: ocMTTVo  
                Add kzNRRs\e  
              /   \ jvD_{r  
            Divide   5 z 0zB&}  
            /   \ )PYh./_2  
          _1     3 Gm9  
似乎一切都解决了?不。 (NDC9Lls  
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。 J4U_utp  
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。 h x8pg,X  
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: Tp.]{*  
/me ]sOkn  
template < typename Right > ?z6K/'?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9^`cVjD5  
Right & rt) const LpSF*xm  
  { zxD=q5in  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Ob'E!;<  
} `kv7Rr}Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ["Tro;K#  
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。 #CAZ}];Qx  
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。 m']$)Iqw  
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。 ZU `~@.`i  
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。 BYHyqpP9  
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? 4GeN<9~YS  
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: :A:7^jrhi  
,O:p`"3`0=  
template < class Action > 8;c\} D  
class picker : public Action PApr8Xe  
  { D^P0X:T]  
public : XqhrQU|wM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W/WP }QM  
  // all the operator overloaded !Fxn1Z,  
} ; +]NpcE'  
So e2Gq  
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。 >.9V`m|  
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: &V SZ  
}R5EuR m\  
template < typename Right > 2EN}"Du]mj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ui9;rh$1eU  
  { br 3-.g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &DHIYj1 i  
} P2iuB|B@  
*zDDi(@vtK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /-m)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c;-N RvVb  
FwHqID_!:l  
template < typename T >   struct picker_maker "lC>_A  
  { Tz.okCo]z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j)@{_tv6;  
} ; ;;XY&J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Ucv<S  
  { '+j;g  
typedef picker < T > result; tlg}"lY  
} ; u2$.EM/iae  
aaN/HE_  
下面总的结构就有了: .3n\~Sn  
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。 i O?f&u  
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。 $UK m[:7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?$tD  
至此链式操作完美实现。 L]"$d F  
qdKqc,R1{  
3XQe? 2:<  
七. 问题3 4b`Fi@J\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "AKr;|m  
\v<S:cTf  
template < typename T1, typename T2 > k q?:<!z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G/fBeK$.  
  { uV@' 898%5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >=:mtcph  
} M6qNh`+HO  
G,^ ?qbHg  
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: Q*1'k%7  
@p^EXc*|  
template < typename T1, typename T2 > _5(p=Zc  
struct result_2 "$K]+0ryG<  
  { Z1+Ewq3m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Lp@Al#X55  
} ; !TY0;is  
*b 0z/ 6  
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? qp#Euq6  
这个差事就留给了holder自己。 V51kX{S  
    u;1[_~  
5rCJIl.  
template < int Order > f? GoBh<  
class holder; $ve$Sq  
template <> 3B,dL|q(@J  
class holder < 1 > ~]?EV?T  
  { KydAFxUb  
public : 6@FhDj2X  
template < typename T > On!+7is'  
  struct result_1 Cc`-34/%  
  { K^tc]ZQ  
  typedef T & result; tQUKw@@Q  
} ; upZc~k!1\  
template < typename T1, typename T2 > #*"V'dj;e  
  struct result_2 <&O*' <6C  
  { a|4D6yUw|  
  typedef T1 & result; O\Z!7UQ$  
} ; L>E{~yh  
template < typename T > eLXL5&}`fh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Lyn{Uag  
  { ;~[}B v  
  return (T & )r; 1tiOf~)  
} xw_$1 S  
template < typename T1, typename T2 > SK@ p0:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }2m>S6""A  
  { TqV^\C?  
  return (T1 & )r1; dBovcc  
} 7^M$u\a)U  
} ; p W5D!z  
j;D$qd'J  
template <> D0kz;X  
class holder < 2 > uW/>c$*)  
  { [P ;fv  
public : C0Fd<|[  
template < typename T > ?2,D-3 {  
  struct result_1 %_B2/~  
  { /dvronG  
  typedef T & result; ,g*3u  
} ; =-GxJ PL  
template < typename T1, typename T2 > ~Jsu"kr  
  struct result_2 88[u^aC  
  { Q!=`|X|:  
  typedef T2 & result; F|.tn`j]U  
} ; 60A!Gob  
template < typename T > 4t/?b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r%X M`;bQX  
  { W7_m,{q  
  return (T & )r; VnB HQ.C  
} ;XjXv'  
template < typename T1, typename T2 > B^GMncZO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Jw84U{$  
  { Cd]A1<6s  
  return (T2 & )r2; a&)!zhVP  
} gE=9K @  
} ; wS&D-!8v  
KECW~e`  
di9OQ*6a7  
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> >。 ^u"WWLZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3#]IIj`\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F!/-2u5gF  
`T7TWv"M  
return l(i, j) = r(i, j); `l.bU3C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /0fsn_  
;E.f%   
  return ( int & )i; n$7*L9)(C  
  return ( int & )j; NW3qs`$-(  
最后执行i = j; 8+".r2*_iO  
可见,参数被正确的选择了。 \awkt!Wa  
-Q?c'e  
0a<h,s0"2  
8tna<Hx  
/7p(%vr  
八. 中期总结 41+WIa L  
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+KM"Ow  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X%(NI(+x,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ej6ho0_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @)[8m8paV  
R)*l)bpZ#  
p$jAq~C  
>b5 ;I1o=y  
(aSuxl.Dq  
zF{~Md1  
九. 简化 K `<HZK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Pi9?l>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XD0a :T)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6Uq;]@k%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zz/p'3?#  
  +-*/&|^等 *fv BB9raq  
2. 返回引用。 Fo;:GX,b  
  =,各种复合赋值等 ,RY;dX-#  
3. 返回固定类型。 c|aX4=Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W(4$.uZ)  
4. 原样返回。 g.%} +5  
  operator, s3Zt)xQ3  
5. 返回解引用的类型。 v#<{Y' K  
  operator*(单目) xVX:kDX  
6. 返回地址。 7I&o  
  operator&(单目) dtfOFag4_  
7. 下表访问返回类型。 IO=$+c  
  operator[] $_TS]~y4}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UF }[%Sa  
  operator<<和operator>> =2QP7W3mg<  
:&'jh/vRN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9y5JV3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RjO0*$>h  
!7)#aXt&  
template < typename Left > }BL7P-km  
struct value_return cZ)mp`^n7  
  { &nI>`Q'  
template < typename T > Qo^(r$BD  
  struct result_1 I_Gz~qk6  
  { mD&I6F[s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %eIaH!x:  
} ; wF%RM$  
rKFnivGT  
template < typename T1, typename T2 > $M!iQ"bb  
  struct result_2 w4}Q6_0v  
  { K{`R`SXD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lA1  
} ; y06**f)  
} ; xfI0P0+  
i4h`jFS  
9%NobT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IvY3iRq6  
^E8qI8s  
下面我们来剥离functor中的operator() -mh"["L"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]$9y7Bhj.  
Ml{ ]{n  
return l(t) op r(t) 8-k`"QI=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2fu<s^9dh  
return op l(t) :b %2qBv  
return op l(t1, t2) $0 vT_  
return l(t) op h!|Uj  
return l(t1, t2) op r<:d+5"  
return l(t)[r(t)] uP r!;'J=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G `!A#As  
;s3\Z^h4kd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eiyr^Sch.  
单目: return f(l(t), r(t)); GI,TE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WG\ _eRj  
双目: return f(l(t)); oA7DhU5n  
return f(l(t1, t2)); 2@ 9?~?r  
下面就是f的实现,以operator/为例 G/(,,T}eG  
%D:VcY9OC  
struct meta_divide _Y]Oloo('  
  { Cojs;`3iF:  
template < typename T1, typename T2 > t^zE^:06  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :3 Hz!iZM  
  { 2PRiiL@  
  return t1 / t2; K?! W9lUq  
} ?a% F3B  
} ; cHT\sJo`l  
y {Bajil  
这个工作可以让宏来做:  +PADy8  
u%yYLpaKf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6k>5+-&_  
template < typename T1, typename T2 > \ ^-- R#$X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cb0rkmO  
以后可以直接用 Ay 4P_>^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !m9hL>5vR  
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 rEC  
(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。。。) 00dY?d{[D  
@{_X@Wv4iV  
4;AQ12<[1  
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 O< /b]<[  
kBrA ?   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F!u)8>s+z{  
class unary_op : public Rettype IO 0nT  
  { 1y1:<t  
    Left l; 'kC#GTZi  
public : #\^=3A|b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} phf{b+'#X  
,VEE<* 'X  
template < typename T > ZX`x9/0&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `5wiXsNjLY  
      { w6X:39d  
      return FuncType::execute(l(t)); 4^:dmeMZ`  
    } -.M J3  
AA=rjB9  
    template < typename T1, typename T2 > 4[]*=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const glU9A39qx?  
      { ^AJ 2Y_}v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V?"U)Y@Y  
    } <a -a~  
} ; (GL'm[V  
SG\ /m'F  
G<<; a  
同样还可以申明一个binary_op Q(yg bT  
!^98o:"x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iV?8'^  
class binary_op : public Rettype YzM/?enK}T  
  { :{Z%dD  
    Left l; " j?xgV  
Right r; !> +Lre@  
public : biS[GyQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /<$|tp\Rc  
_RxnB?  
template < typename T > fS|e{!iI"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJnKa]X  
      { ~aQR_S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C6a-  
    } Vh?vD:|  
|zP~/  
    template < typename T1, typename T2 > \#w8~+`Gq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c7@/<*E+  
      { kv2o.q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {fl[BX]kZ  
    } LK*9`dzv=G  
} ; W?E,"z  
g4Dck4^!4  
2W_[|.;'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BCz4 s{F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 er1X Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JLoE)\Mi  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R[v<mo[s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L&:A59)1k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Vraz}JV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nFGX2|d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4 Sk@ v  
下面是修改过的unary_op c1+z(NQ3  
*dBmb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P{`fav  
class unary_op l$c/!V[3  
  { iWr #H  
Left l; /c-k{5mH%  
  6 ]<yR> '  
public : +`Nu0y!rj  
<[}zw!z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #<m2Xo?d]  
%'e$N9zd  
template < typename T > G,Eh8 HboK  
  struct result_1 F^!O\8PFd  
  { 5MCgmF*Y2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OiZ-y7;k^  
} ; '@#(jY0_  
b3%a4Gg&  
template < typename T1, typename T2 > uBg#zx  
  struct result_2 lnjs{`^  
  { "10\y{`v^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V62lN<M  
} ; (]I=';\  
Wrp+B[ {r\  
template < typename T1, typename T2 > r]D>p&4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }u0&>k|y  
  { +cmi?~KS*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <GQ=PrT|/  
} gjnEN1T22  
'IIa,']H  
template < typename T > D5bi)@G7z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OT|0_d?bD  
  {  oSy9Xw  
  return OpClass::execute(lt(t));  Q$`uZ  
} BSd.7W;cS=  
_G<Wq`0w)  
} ; G}NqVbZ9]  
>< S2o%u~  
5pY|RV6:  
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 Ic!x y  
好啦,现在才真正完美了。 2Y[n  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y*#TfWv:  
ls9Y?  
template < typename Right > 8JR&s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Da6l =M  
  { #FRm<9/j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B]gyj  
} W)  
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。 #{?RE?nD  
FS @55mQ  
f61vE  
/.A"HGAk  
ZXiJ5BZ  
十. bind %Q]thv:  
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。 ,g"JgX  
先来分析一下一段例子 2dJE` XL  
Rx&.,gzj[  
LXrk5>9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} })(robBkA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !-%%94Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *nHMQ/uf  
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。 FoZI0p?L)9  
我们来写个简单的。 l>s@&%;Mg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |90/tNe  
对于函数对象类的版本: I|;zGmg#k  
F,pKt.x  
template < typename Func > la 0:jO5  
struct functor_trait IFa~`Gf[  
  { .s41Tc5u  
typedef typename Func::result_type result_type; 1LvR,V<  
} ; Rd]<591  
对于无参数函数的版本: NzM,0q  
L|-|DOgw  
template < typename Ret > 3X',L*f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e(b$LUV  
  { r6aIW8  
typedef Ret result_type; 2* T Ir  
} ; b~YIaD[Z  
对于单参数函数的版本: U-,s/VQ?  
Z}>;@c  
template < typename Ret, typename V1 > 5^ ubXA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3tkCmB  
  { &l_}yf"v  
typedef Ret result_type; q%vel.L]%  
} ; }K,3SO(:  
对于双参数函数的版本: 9}fez)m:g0  
e6{E(=R[M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H`q[!5~8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W.D>$R2  
  { @"^7ASd%  
typedef Ret result_type; JdWav!PYm  
} ; {'{9B  
等等。。。 wHx_lsY;   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8.IenU9  
ty%,T.@e  
template < typename Func > ^4<&"aoo  
struct func_return >+!Ef  
  { EaL>~: j  
template < typename T > /Q:mUd  
  struct result_1 mWn0"1C  
  { plJUQk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {9XNh[NbP  
} ; "}-S%v`)z  
* y wr_9  
template < typename T1, typename T2 > 7;Q4k"h  
  struct result_2 ;3bUgI}.J  
  { 3QdCu<eBZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; em- <V5fb  
} ; #!#s7^%K&  
} ; 37jrWe6xwp  
})J}7@VPO  
#Oq.}x?i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  |*-<G3@  
<viC~=k;  
template < typename Func, typename aPicker > > XM]UdP  
class binder_1 :Y9/} b{  
  { IAe/)  
Func fn; _bgv +/  
aPicker pk; YGc:84S  
public : )_4()#3  
MtoOIkQ  
template < typename T > {5d 5Y%&  
  struct result_1 =2} kiLKO  
  { vr2PCG[~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F=#V/ #ia  
} ; |pq9i)e&  
N&Ho$,2s  
template < typename T1, typename T2 > ?Drq!?3PDc  
  struct result_2 Ve)BF1YG  
  { M,bs`amz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vEGI  
} ; 9zIqSjos"  
)1 HWD]>4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WNQ<XB qAw  
kl9~obX 1  
template < typename T > g+<[1;[-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &,{YfAxQ`  
  { {[L('MH2|  
  return fn(pk(t)); \ a(ce?C  
} 3 5L0 CM  
template < typename T1, typename T2 > iy]?j$B$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]H\tz@ &  
  { uaU2D-ft"  
  return fn(pk(t1, t2)); >V]9<*c  
} ,j.bdlI#  
} ; jcBZ#|B7;  
n5IQKYr g  
/m 7~-~$V  
一目了然不是么? MHye!T6fO\  
最后实现bind 2\gIjXX"  
?N!kYTR%}  
~#}T|  
template < typename Func, typename aPicker > b`=g#B|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6qT-  
  { rK:cUW0]X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y=EVpd  
} UEfY'%x  
e+{lf*"3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =]/<Kd}A.  
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。 jF/S2Ty2  
8]R{5RGy  
十一. phoenix n5^57[(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~<s =yjTu+  
oDi+\0  
for_each(v.begin(), v.end(), Qh-:P`CN  
( n&?)gKL0g  
do_ Dh?I   
[ Z,Us<du  
  cout << _1 <<   " , " K{"hf:k  
] W-/V5=?   
.while_( -- _1), {>~9?Xwh   
cout << var( " \n " ) `<M>"~W  
) *)6\ V}`  
); ;^E_BJm  
pIYXYQ=Z  
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: .uxM&|0H  
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 aJA(UN45  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R<{Vgy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _nxH;Za  
T&b_*)=S  
FoH1O+e  
template < typename Cond, typename Actor > c-n/E. E  
class do_while e t@:-}  
  { #(i pF  
Cond cd; ~a&V sC#  
Actor act; J|%bRLX@>  
public : ]t`SCsoo  
template < typename T > gTU5r4xm~  
  struct result_1 ;B[(~LCyT  
  { rKyulgP  
  typedef int result_type; c< MF:|(}  
} ; =+ >>l0=_v  
32%Fdz1S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *h3iAcM8  
&);P|v`8  
template < typename T > HTGLFY(&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !U1 vW}H  
  { 5r~jo7  
  do `8RKpZv&  
    { U,;796h  
  act(t); AovBKB $  
  } zp<B,Ls  
  while (cd(t)); vlE]RB  
  return   0 ; 7}6CUo  
}  ms&1P  
} ; 0H_uxkB~  
v~x4Y,m%  
OHsA]7S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #RaqNu  
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。 |('o g*$  
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。 X:;x5'|  
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。 '@ Rk#=85Z  
下面就是产生这个functor的类: &r4|WM/ec  
s*<T'0&w0S  
)`R}@(r.  
template < typename Actor > %!(C?k!\  
class do_while_actor Y68A+ B.  
  { qIsf!1I?  
Actor act; 3Ke6lV)uq  
public : uW=G1 *n-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =r7!QXPH}  
:/$WeAg  
template < typename Cond > `?3f76}h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ThI}~$Y  
} ; 9 i/ (  
$8%"bR;Hu  
Y<irNp9   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f pq|mY  
最后,是那个do_ 6uFw+Ya#  
#fns3=/ H  
W&%,XwkQ  
class do_while_invoker 'hs4k|B  
  { aK@ Y) Ju'  
public : 4Yi kC  
template < typename Actor > 4\ Xaou2V[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -$[&{ .B.  
  { ?u@jedQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); =f{v:n6  
} rz k;Q@1  
} do_; sg2%BkTI  
E1OrL.A6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mY4pvpZw8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;<m`mb4x[  
最后来说说怎么处理break和continue 7_76X)gIV  
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。 $Vq5U9-  
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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