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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,-ZAI b*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F=kD/GCB  
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, ^2[0cne  
W1$B6+}Z0V  
ez%RWck  
'D#}ce)s#  
  class filler ',n;ag`c  
  { -N(y+~wN  
public : Zk$AAjC&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @Ytsb!!  
} ; z kYl IUD  
fw ._  
pOS:/~I3  
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: E,JDO d}  
Hq8<g$  
3!`Pv ?|o  
yc8FEn!)&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #M&rmKv)g  
HuBG?4Qd  
us\@n"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wxB?}   
Qf0$Z.-  
2x{@19w)C  
Wznz  
二. 战前分析 aCcBmc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hi"[R@UG  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 1el?f>  
~;_]U[eOL  
aDb@u3X@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PvBx<i}A  
  /* --------------------------------------------- */ E^zgYkZO  
vector < int *> vp( 10 ); }>b4s!k,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xY(+[T!OF  
/* --------------------------------------------- */ ,w,>pO'[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B]ul~FX  
/* --------------------------------------------- */ oD4NQR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /p~"?9b[ i  
  /* --------------------------------------------- */ ~mOGNf?f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xyj)W  
/* --------------------------------------------- */ vC E$)z'"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q2cF++Q1  
D-9zg\\'`  
R[LVx-e7'  
QG?7L_I  
看了之后,我们可以思考一些问题: e &^BPzg  
1._1, _2是什么? 5#g<L ~  
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。 FXV=D_G}  
2._1 = 1是在做什么? bYQ h{q  
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^Zpb&`Hx  
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。 nMx0+N1  
0*L|r Jf  
^c83_93)R  
三. 动工 E:V&:9aQ@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +P/"bwv0  
ZLyJ  
N#@xo)-H  
)&1yt4 x6%  
template < typename T > jV\M`=4IC  
class assignment 1 iS9f~  
  { FH)bE#4  
T value; <89@k(\ /  
public : BnvUPDT&  
assignment( const T & v) : value(v) {} uEWWY t  
template < typename T2 > Odxq]HlbO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @I\Z2-J  
} ; 0 !9vGs  
Oh6;o1UI  
k^Tu9}[W1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bjml%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HB {-^9{E  
#j d?ocoY  
&YO5N4X~o  
=}\]i*  
  class holder >4ebvM 0|  
  { Yk(OVl T  
public : Tr)a6Cf  
template < typename T > mvVVPf9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %83PbH  
  { }E]`ly<Z  
  return assignment < T > (t); -4,qAnuMx  
} idGkX ?  
} ; f<xF+wE  
@_Aqk{3  
=ADAMP  
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: 6'(5pt  
0vS%m/Zi-  
  static holder _1; qz E/n   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ll1?I8}5|  
3Aaj+=]W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YM3oqS D  
而不用手动写一个函数对象。 ]WN{8   
X^_,`H@  
o1MbHBb  
1)#<nk)I  
四. 问题分析 BRQ9kK20  
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。 j2qDRI  
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。 IL3,dad'^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (S5'iks x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uz>s2I}B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (d^pYPr{  
%!(6vm>8  
五. 问题1:一致性 XS9k&~)*  
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?| s7FqE>#c0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J9/9k  
Zdh4CNEeFP  
struct holder KPW: r#d  
  { t@}<&{zk  
  // Yr-,0${m  
  template < typename T > '  AeU  
T &   operator ()( const T & r) const WRVKh  
  { 4I:Jb;k>  
  return (T & )r; g/`i:=  
} ^%go\ C ;  
} ; xd(AUl4qY  
xg'0YZ\t  
这样的话assignment也必须相应改动: ,"h$!k"$g  
T:; e73  
template < typename Left, typename Right > (d#?\  
class assignment hH"3Y}U@  
  { HP]Xh~aP  
Left l; WgE~H)_%  
Right r; nn#A-x}~;b  
public : rZJp>Q)s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uAVV4)  
template < typename T2 > V_+3@C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2$\1v*:  
} ; ucoBeNsHx  
fD,#z&  
同时,holder的operator=也需要改动: }[AIE[  
-.^Mt.)  
template < typename T > ,wX/cUyZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OE4 2{?)  
  { i.F[.-.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ReSP)%oW  
} HkEp}R  
(6 0,0|s  
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。 4`Fbl]Q   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X+&@$v1  
jS R:ltd  
return l(rhs) = r; IDLA-Vxo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^gb2=gWZ<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OY[N%wr!  
: FxZdE  
template < typename Tp > 0Fbq/63  
class constant_t A\4 Gq  
  { {jk {K6 }  
  const Tp t; _ e`b^_  
public : uidE/7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r43dnwX  
template < typename T > .Ta$@sPh}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L Q;JtLu1  
  {  #lJF$  
  return t; Y ciZU  
} {?5EOp~  
} ; o<C~67o_  
pdtK3Pf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1%1-j  
下面就可以修改holder的operator=了 C}+(L3Z  
4[Oy3.-c  
template < typename T > Q%t8cJ L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "h:xdaIE/p  
  { ?+5K2Zk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 56TUh_  
} (F_#LeJ|  
*B3` #t  
同时也要修改assignment的operator() Q >sq:R+'  
XqJ@NgsY  
template < typename T2 > 6'qs=Ql  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vLkZC  
现在代码看起来就很一致了。 1h)I&T"kZ  
nnr(\r~  
六. 问题2:链式操作 y YF80mnJz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :L\@+}{(c  
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。 ri\r%x  
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。 >L=l{F6 p  
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。 /u#uC(Uwl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y;Dw%m  
l&T;G 9z  
template < typename T > m\jp$  
struct result_1 B-eYWt8s  
  { (( t8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [>6:xGSe9X  
} ; eOLS  
A:;KU  
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: =_v_#;h&  
^iTjr$hQ;  
template < typename T > gv<9XYByt  
struct   ref eR5swy&  
  { C\EV $U,  
typedef T & reference; Fdvex$r&  
} ; BBy/b c!  
template < typename T > e `_ [+y  
struct   ref < T &> j7uiZU;3Rx  
  { E#_}y}7JY  
typedef T & reference;  !@bN  
} ; 9~>;sjJk  
 8tPq5i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4d6F4G4U  
cty.)e=  
template < typename T >  H\)on"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J^1w& 40  
  { WKmGw^  
  return l(t) = r(t); ;XGG&M%3  
} Z mYp!B_~  
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。 n;!t?jnf.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =;c? 6{<1  
q=|>r n_  
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 )S>~h;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eK3J9 ;X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eGnc6)x@C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !y?g$e`  
最后的布局是: '&s:,o-p  
                Add SAXjB;VH6  
              /   \ [O(78n$$  
            Divide   5 >#c]rk:  
            /   \ Dth<hS,2J  
          _1     3 Yc\;`C  
似乎一切都解决了?不。 GQ)hZt0  
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。 DA[-( s  
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。 _.wLQL~y  
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: voV=}.(p  
lty`7(\  
template < typename Right > O,:ent|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E%jOJA  
Right & rt) const b^^Cj(  
  { 6}{2W<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +B c/@.Q'  
} RH>b,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q_LPLmM  
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。 /3rt]h"  
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。 }=7tGqfw  
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。 "D8x HHb  
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。 0XL x@FYn  
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? I=Ws /+  
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: luLm:NWUM  
CI$F#j  
template < class Action > A^%z;( 0p  
class picker : public Action #.a4}ya19  
  { T" 8>6a@}E  
public : <k/'mBDk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (/Z~0hA[Q  
  // all the operator overloaded "t`r_Aw  
} ; ObMsncn  
>x&$lT{OY  
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。 #j iQa"  
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: S #&HB  
BeaX 0#\  
template < typename Right > 9?bfZF4A=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `H ^Nc\P#  
  { :#I8Cf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m-> chOu~|  
} Af ^6  
RYS]b[-xZz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kH1l -mxz  
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。 HSp*lHU  
_N9yC\  
template < typename T >   struct picker_maker (al7/EhY  
  { DV*8Mkzg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !0*=z~  
} ; \9@*Jgpd6*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X& O o1y  
  { (fm\kV  
typedef picker < T > result; N, ;'oL+  
} ; w0^(jMQe^  
1}KNzMHk9  
下面总的结构就有了: \*!g0C 8 o  
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。 q,$UKg#i  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'rp(k\ pY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^X"G~#v=q  
至此链式操作完美实现。 (3{'GX2c  
X\X  
+7N6]pK|"  
七. 问题3 |@Q(~[It  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2frJSV?  
I)_072^O  
template < typename T1, typename T2 > >OZ+k(saL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N;Hrc6nin^  
  { DtXXfp@;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5#$E4k:YV  
} B~u{Lv TE  
zP rT0  
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: [)Xu60? Q  
p^5B_r:  
template < typename T1, typename T2 > E J q=MP  
struct result_2 ruB&&C6)v  
  { &=X1kQG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dn<2.!ZKQ  
} ; mr E^D|  
SO]x^+[  
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? s-k~_C>Fw  
这个差事就留给了holder自己。 @T?:[nPf&F  
    )1~4Tl,S  
_Dwn@{[(8  
template < int Order > PPPRO.y  
class holder; HR.S.(t[_  
template <> g] X4)e]  
class holder < 1 > H8P il H  
  { ] bhzB  
public : l \xIGs  
template < typename T > >~>=[M0  
  struct result_1 [^1;8Tbk  
  { }I; =IYrN  
  typedef T & result; @>(l}5U5  
} ; K )KE0/ n  
template < typename T1, typename T2 > @DU]XKv  
  struct result_2 ^^3 >R`  
  { =WJ*$j(  
  typedef T1 & result; s-*8=  
} ; $T1 D ?X  
template < typename T > l OI(+74  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gv?3}8Wp  
  { ;G;vpl  
  return (T & )r; qGl+KI  
} Ga N4In[d  
template < typename T1, typename T2 > /<zBcpVNV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qB<D'h7  
  { i\},  
  return (T1 & )r1; uAK-%Uu?  
} 7EQ |p  
} ;  W* `2lf  
sBZKf8@/  
template <> DWm$:M4 z  
class holder < 2 > /_ o1b_1 U  
  { !_l W#feR  
public : c6E@+xU  
template < typename T > r\ ` R$  
  struct result_1 G80d!*7  
  { G?'L1g[lc  
  typedef T & result; p`33`25  
} ; ~?[%uGI0h  
template < typename T1, typename T2 > -.ha\t0J  
  struct result_2 4=*VXM/  
  { 0qw,R4YK  
  typedef T2 & result; )Qp?N<&'  
} ; + :iNoDz  
template < typename T > w<-CKM3qe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,K3)f.ArYc  
  { Mm^o3vl  
  return (T & )r; ;w}ZI<ou  
} B~caHG1b  
template < typename T1, typename T2 > 9_5Fl,u z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0K@s_C=n#  
  { JV(|7Sk  
  return (T2 & )r2; #f\U3p  
} Y.[^3  
} ; &AZr (>  
FUvZMA$  
GT|=Apnwr%  
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> >。 #N[nvIi}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: na(@`(j[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T&w3IKb|}  
a}hpcr({?  
return l(i, j) = r(i, j); 2Z\6xb|u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6EGh8H f  
UccnQZ7/I  
  return ( int & )i; O}Fp\"  
  return ( int & )j; Do=*bZ;A  
最后执行i = j; P7 H-Dw  
可见,参数被正确的选择了。 h=EJNz>U  
dfO@Yo-?*'  
g5; W6QX  
-KCm#!  
kQsyvE  
八. 中期总结 !3kyPoq+  
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: ^ :6v- Yx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5d*k[fZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s'tmak-}|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vp[~%~1(  
hGcOk[m 4  
T&tCXi  
6}K|eUak/  
g(;t,Vy,I  
|9?67-  
九. 简化 y4C_G?  
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。 ,fT5I6l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dSS_^E[{  
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: ?Q]&d!U Cs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1Ty{k^%  
  +-*/&|^等 <DvpqlT  
2. 返回引用。 B&0-~o3WP  
  =,各种复合赋值等 p6A"_b^  
3. 返回固定类型。 7M<7^)9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H8`K?SXU  
4. 原样返回。 ]mn(lK  
  operator, I o|NL6[  
5. 返回解引用的类型。 Y(m/E.h.~  
  operator*(单目) Hd U1gV>  
6. 返回地址。 "e&S*8QhM  
  operator&(单目) q-KN{y/  
7. 下表访问返回类型。 /E2/3z  
  operator[] MV-fDqA(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QNLkj`PL/  
  operator<<和operator>> #c5G"^)z  
=4RnXZ[P0  
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。 A%Pjg1(uX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z h)Qq?H  
0vqXLFf   
template < typename Left > B+ud-M0  
struct value_return &y;('w  
  { &DYHkG  
template < typename T > Sl/[9- a)  
  struct result_1 D^E1  
  { a<kx95  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; : tu6'X\k  
} ; "]f0wLzh  
u%Bk"noCa  
template < typename T1, typename T2 > qSlC@@.>  
  struct result_2  5%mc|  
  { ; dPyhR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n-be8p)-  
} ; |bk.gh  
} ; ZxlQyr`~a(  
U]riBlg>  
fil'._  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^w5`YI4<  
i(Cd#1<  
下面我们来剥离functor中的operator() ;?"]S/16,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Smzy EMT  
Wsyq  
return l(t) op r(t) h.gj4/g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <5?.s< y$"  
return op l(t) 3R1v0  
return op l(t1, t2) 8_US.52V  
return l(t) op aF7" 4^P  
return l(t1, t2) op =B@owx  
return l(t)[r(t)] )mT{w9u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ] mYT!(}  
S c_#BD.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &x =}m  
单目: return f(l(t), r(t)); 6}ct{Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BUqe~E|I  
双目: return f(l(t)); -.~Dhk  
return f(l(t1, t2)); bnt>j0E  
下面就是f的实现,以operator/为例 {x{e?c!  
n@<+D`[.V  
struct meta_divide ]|ew!N$ar=  
  { 8Ux3,X=  
template < typename T1, typename T2 > >0z(+}]3z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H,bYzWsrPo  
  { A0Pg|M  
  return t1 / t2; Ea#wtow|-  
} MA0 }BJoW  
} ; #!(OTe L  
}wJ-*By{+  
这个工作可以让宏来做: s{\USD6  
qT7E"|.$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FMMQO,BU  
template < typename T1, typename T2 > \ j#mo Vq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @(Q 'J`  
以后可以直接用 5xKo(XNp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1 ;Bgtv$  
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 YTP6m9hA+  
(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`Ve__5;  
QS.t_5<U  
R3=PV{`M  
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 -wJ/j~ +m+  
 n aE;f)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kgh@.Ir  
class unary_op : public Rettype F} d>pK9fn  
  { Qv=F'  
    Left l; g*]Gc%  
public : $KDH"J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~Iw7Xq E2  
n HiE$Y  
template < typename T > $]O;D~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,FWC|uM"  
      { zq\YZ:JC  
      return FuncType::execute(l(t)); "\0&1C(G  
    } 1C) l) pV  
X@`kuWIUw  
    template < typename T1, typename T2 > rZ}y'A   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lU6?p")F1  
      { qRy<W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P,1[NW  
    } +JQ/DNv  
} ; Tp7*T8  
*2wFLh  
NJ" d`  
同样还可以申明一个binary_op 6R_G{AWLL  
L{XNOf3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yc ize2>q  
class binary_op : public Rettype !I3_KuJ5  
  { ME'hN->c  
    Left l; GI:J9TS  
Right r; !8'mIXZ$  
public : )<Cf,R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qv~KGd9  
DK-V3}`q}  
template < typename T > osB8 '\GR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mR JX,  
      { GJ1ap^k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PDwi])6mf  
    } j2\B(PA  
iIZDtZFF  
    template < typename T1, typename T2 > HP`dfo~j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TCb 7-s  
      {  Z1@E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .&|Ivz6  
    } R 1CoS6  
} ; ,_ zivUU  
lt:xN?--A?  
$?voQ&  
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 k5s8s@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bf#@YkE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6 GL.bS  
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。 1Z. D3@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kX0hRX  
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。。。 OC(S"&D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $>Y2N5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iR_j h=2{  
下面是修改过的unary_op 960[.99  
CJn{tP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6oh\#v3zV  
class unary_op O7]p `Xi8  
  { ~Bw)rf,  
Left l; uv&??F]/  
  k/U1 :9  
public : % s|` 1`c  
x%J4A+kU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B~\mr{|u  
>h!>Ll  
template < typename T > uItzFX*   
  struct result_1 7EI5w37  
  { ^`BiA'gPPC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bf)}g4nYn  
} ; *wvd[q h  
8[PD`*w  
template < typename T1, typename T2 > CtEpS<*c  
  struct result_2 ?%QWpKO7X  
  { [UP-BX(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D'F j"&LK  
} ; xZMQ+OW2i  
v--Qbu  
template < typename T1, typename T2 > pm)kocG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YI877T9>  
  { *h <_gn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4@qHS0$  
} *6C ]CS  
RWX?B  
template < typename T > &d%0[Ui`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <~d3L4h*<  
  { 4 ~s{zob  
  return OpClass::execute(lt(t)); t9U-c5bR  
} B_kjy=]O.  
006 qj.  
} ; SV?^i`  
o0Z~9iF&  
(yr<B_Y'MY  
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 uV|%idC  
好啦,现在才真正完美了。 GR%h3HO2&  
现在在picker里面就可以这么添加了: N I*x):bx  
~zd+M/8  
template < typename Right > /b;GC-"v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3* v&6/K  
  { ~MpcVI_K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c}-WK*v  
} a,/wqX  
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。 .='hYe.  
5McOSy  
F7"v}K]X  
L>ruNw'-K  
W,D$=Bg  
十. bind QnZ7e#@UP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z'<I Is:J  
先来分析一下一段例子 Qt~QJJN?oF  
JYesk  
iD(+\:E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wBJP8wES=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TIIwq H+h.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d%(4s~y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c_N'S_)~7Q  
我们来写个简单的。 0] u=GD%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S [=l/3c  
对于函数对象类的版本: ssUm1F\  
oScKL#Hu  
template < typename Func > FWb`F&  
struct functor_trait M>xjs?{%k  
  { gwQk M4  
typedef typename Func::result_type result_type; qN@-H6D1=  
} ; D:I6nSoC  
对于无参数函数的版本: RHj<t");  
;XDGlv%  
template < typename Ret > CY?19Ak-xd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gc0/*8u/  
  { Y)](jU%o  
typedef Ret result_type; Afao Fn+  
} ; MVYf-'\^  
对于单参数函数的版本: T/YvCbo  
J12hjzk6@  
template < typename Ret, typename V1 > ?c0@A*:o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^1jZwP;5eW  
  { wS%j!|xhlV  
typedef Ret result_type; +=JJ=F)  
} ; Rct=v DU  
对于双参数函数的版本: H]a@"gO  
T!3_Q/~^r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x/]]~@:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q s 0'}>  
  { WVkJ=r0Ny  
typedef Ret result_type; "<^]d~a_  
} ; Ar iW&E  
等等。。。 7w8I6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /2jw]ekQ'  
d2=Z=udd  
template < typename Func > fo$A c  
struct func_return LE>b_gQ$ 2  
  { YjTA+1}  
template < typename T > +^tw@b  
  struct result_1 tI;pdR]  
  { P+s-{vv{0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $9In\ x  
} ; ??g`c=R!V  
u''~nSR3&  
template < typename T1, typename T2 > S mjg[  
  struct result_2 +:D90p$e  
  { DAHQ7#qfQC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !ZC0n`  
} ; 25-5X3(>j=  
} ; |8<P%:*N  
s"g"wh',  
xZpGSlA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l;'#!hC)  
;~ , <8  
template < typename Func, typename aPicker > vi-mn)L6#  
class binder_1 SeX:A)*ez%  
  { x O gUX6n  
Func fn; -0R;C`(!  
aPicker pk; CTOrBl$70  
public : QZ:xG:qyk;  
B6hd*f  
template < typename T > zJCm0HLJ  
  struct result_1 Zv8I`/4?  
  { ZUiI nO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o 2Okc><z  
} ; xw5LPz;B  
g-cC&)0Q  
template < typename T1, typename T2 > <z+b88D  
  struct result_2 pS C5$a(  
  { v?S~ =$.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @Y8/#6KE  
} ; w\PCBY=  
gJv;{;%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A0hfy|1#L  
lAcXi$pF  
template < typename T > V`;$Ua;y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (K>=!&tlp=  
  { i9FtS7  
  return fn(pk(t)); fvUD'sx  
} $*Z Zh  
template < typename T1, typename T2 > %C^%Oq_k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :a#p zEK  
  { kk*:S*,  
  return fn(pk(t1, t2)); eJm7}\/6`  
} Y3J;Kk#AH  
} ; ".=LzjE<gv  
_=\=oC  
Y=-ILN("  
一目了然不是么? QaMB=wVr  
最后实现bind l*+5WrOS  
|y*-)t  
kQY+D1  
template < typename Func, typename aPicker > &K*x[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S ;; Z  
  { d'yA"b]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qXQ/M]  
} lv* fK  
5r$ X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H"g$qSx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Qf}^x9'  
[v!TQwMU  
十一. phoenix rq.S0bzH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *Ugtg9j  
fzVU9BU  
for_each(v.begin(), v.end(), +&p}iZp  
( ~GWn>  
do_ =c>w  
[ JvZNr?_w%  
  cout << _1 <<   " , " P=j89-e  
] :Gdfpz-{?  
.while_( -- _1), 71h?t`N  
cout << var( " \n " ) RNJUA^{  
) jb~/>I^1  
); x\ pC&  
NNt,J;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sPee" 9%,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mu(EmAoenQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  MR/8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :.+?v*%;n  
v=~=Q*\l  
AV0C9a/td  
template < typename Cond, typename Actor > ~$zodrS9  
class do_while Q6?}/p  
  { F_Q?0 Do0'  
Cond cd; CS:mO |  
Actor act; '5Zt B<  
public : \y-Lt!}  
template < typename T > z'G~b[kG4n  
  struct result_1 +N9(o+UrU  
  { r`Qzn" H  
  typedef int result_type; O!b >  
} ; Y2DR oQ  
-1Luyuy/`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e6n^l $'  
?\QEK  
template < typename T > !~{AF|2f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Y3|*t(\  
  { *N0R3da  
  do 0aMw  
    { FZM9aA  
  act(t); a;a2x .<  
  } aqjS5!qh  
  while (cd(t)); u"%i3%Yjh  
  return   0 ; G?Y2 b  
} L`yyn/2>  
} ; .TN9N  
Vo%MG.IPB  
xud  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \ORNOX:  
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。 $IL7c]Gw  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q?GmSeUi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tQy@d_a=y  
下面就是产生这个functor的类: x}G["ZU}v]  
=OIx G}*  
4c2*)x$@  
template < typename Actor > ;as4EqiK  
class do_while_actor "WTnC0<  
  { ;4E0%@R  
Actor act; ellj/u61bj  
public : R qS2Qo]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )#9R()n!  
TxYxB1C)  
template < typename Cond > Y`QJcC(3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k`W.tMo  
} ; (]Z%&>*  
FO{K=9O  
!2WRxM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r"OVu~ND  
最后,是那个do_ odPq<'V|AY  
N(v<*jn  
-I.OvzQ*  
class do_while_invoker 00'R1q4  
  { T<\Q4Coth  
public : Akf?BB3bC  
template < typename Actor > 7WG"_A~V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u>j:8lhtV  
  { bWK}oYB*  
  return do_while_actor < Actor > (act); rrei6$H&  
} 2H8,&lY.p  
} do_; BlQu9{=n  
lH/d#MT   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5V\\w~&/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k#T onT  
最后来说说怎么处理break和continue )/h~csy:~  
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。 8V%(SV  
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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