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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jA4v?(AO}#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >5Oy^u6Ly  
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, h<ctW>6v  
l0\>zWLZZ9  
I%>]!X  
?{,)XFck  
  class filler *9Js:z7I  
  { #4 &N0IG  
public : 1r& ?J.z25  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |/=p  
} ; n UCk0:{  
YCBML!L  
L_ qv<iM$  
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: RK:sQWG  
/{ MH'  
efkie}  
e=;@L3f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UN?T}p- oF  
h;UdwmT  
Pq\V($gN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rn(F#tI  
I+?$4SC  
2mU-LQ1WN  
; 9&.QR(  
二. 战前分析 T.P Z}4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y_3YO 2K]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 k;AiG8jb  
V'f5-E0  
FJ,\?ooGf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *5'6 E'  
  /* --------------------------------------------- */ Q0uO49sg  
vector < int *> vp( 10 ); pD_eo6xX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |DPpp/  
/* --------------------------------------------- */ 5`'au61/2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T{{AZV"pB  
/* --------------------------------------------- */ `) !2E6 =  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +6)kX4  
  /* --------------------------------------------- */ 9 roth  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j X!ftm2  
/* --------------------------------------------- */ UFAMbI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hPi :31-0  
P}WhE  
X`v79`g_  
FlA\Ad;v  
看了之后,我们可以思考一些问题: MN M>  
1._1, _2是什么? b, **$  
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。 i 2} =/  
2._1 = 1是在做什么? 5A]LNA4i  
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。 `MYKXBM  
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。 Ta\8 >\6  
HD8"=7zJk  
grfdvN  
三. 动工 VDu .L8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aU]O$Pg{  
Z=Y_;dS9  
q,,>:]f#  
\%?8jQ'tX  
template < typename T > GE8D3V;*V  
class assignment vb.Y8[  
  { a(43]d&  
T value; i_'R"ob{S  
public : "tz0ko,(  
assignment( const T & v) : value(v) {} k1Mxsd  
template < typename T2 > GgpQ]rw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #b"5L2D`y'  
} ; sHPwW5j/o'  
0jJ28.kOp  
(zw=qbS&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "G-0iKW;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -2jBs-z  
)4F/T,{;m  
]T3BDgu%&  
 Vq)gpR  
  class holder X6N]gD  
  { d,J<SG&L&  
public : kq}eUY]  
template < typename T > fF9oYOh|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E%2!C/+B  
  { >]XaUQ-  
  return assignment < T > (t); ND55`KT4  
} o +QzQ+ Z  
} ; : ` 6$/DK  
id#k!*$7  
pJ$N@ID  
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: WP@JrnxO\`  
< ;,S"e  
  static holder _1; Th;gps%b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J.e8UQ@=5  
D@r n@N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qvfAG 0p  
而不用手动写一个函数对象。 ekl? K~  
({H+ y 9n  
o~.o^0Y  
$YGIN7_Gg  
四. 问题分析 gcW{]0%L^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .t^UK#@#4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 L4/TI(MP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;/)Mcx]n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :U-US|)(2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^;CR0.4  
RqN_vk\  
五. 问题1:一致性 u5{5ts+:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {sfmWVp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 il>x!)?o  
nzE,F\k  
struct holder uRB)g  
  { spSN6 .j  
  // (9YYv+GGd*  
  template < typename T > |<$<L`xoe  
T &   operator ()( const T & r) const O2'bNR  
  { k}f<'g<H  
  return (T & )r; VNxpOoV=S  
} A"bSNHCKF  
} ; B=Zukg1G  
hV>4D&<  
这样的话assignment也必须相应改动: @cS1w'=  
k qY3r &  
template < typename Left, typename Right > XEUa  
class assignment u .pKK  
  { AK~`pq[.  
Left l; ~*PK080N}  
Right r; K5)yM @cq  
public : .cH{WZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WK_y1(v>  
template < typename T2 > GEe 0@q#YA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m_E[bDON  
} ; ?LV-W  
_/N'I7g  
同时,holder的operator=也需要改动: LpiHoavv  
7$1fy0f[l  
template < typename T > #E$Z[G]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a$xeiy9  
  { iKF$J3a\2f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dY4k9p8  
} iBtjd`V*  
+C'TW^  
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。 >TlW]st  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bQ^DX `o6P  
!0!U01SWa  
return l(rhs) = r; /.| A  
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。 V &mH#k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cz7 CrK~5  
m<FWv2)^  
template < typename Tp > y ;{^Ln4{  
class constant_t c9*1$~(v0I  
  { x:A-p..e  
  const Tp t; ?2?S[\@`0U  
public : !sfXq"F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eC+"mhB  
template < typename T > jsNH`"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *%OYAsc  
  { Hyq@O 8  
  return t; 't0+:o">:  
} v.l7Q  
} ; Xx3 g3P  
w'oo-.k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B.}_],  
下面就可以修改holder的operator=了 bVa+kYE  
*]}CSZ[>  
template < typename T > t g KG&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !cEbz b  
  { L(WL,xnBy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W.#}q K" q  
} Ge^zX$.'  
0kNe?Xi  
同时也要修改assignment的operator() =9qGEkd3  
 (kWSK:l  
template < typename T2 > QQg8+{>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *PSvHXNi  
现在代码看起来就很一致了。 :mXGIRi  
:jt;EzCLg%  
六. 问题2:链式操作 vU_d=T%$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 | ((1V^  
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。 T~i%j@Q.6  
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。 w24{_ N  
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。 X(Y#9N"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aN^]bs?R  
3I9T|wQ-]  
template < typename T > ?a'6EAErC  
struct result_1 oUJj5iu}  
  { }}^,7npU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^[{`q9A#d  
} ;  G"o!}  
{fGd:2dh  
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: \H Wcd|  
jOUK]>ox:  
template < typename T > DA<F{n.Z:  
struct   ref YSR mt/  
  { CQ6'b,L&   
typedef T & reference; .]W ;2G  
} ; q"gqO%Wb|  
template < typename T > qP~WEcH`[  
struct   ref < T &> ,?l~rc  
  { G'ij?^?  
typedef T & reference; R)0N0gH  
} ; NFk}3w:  
)E'Fke  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 403[oOj  
YBb)/ZghY  
template < typename T > 0 HGlf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [8>z#*B  
  { &49u5&TiP  
  return l(t) = r(t); LHs-&  
} V ]79vC  
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。 aWyUu/g<A`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $4Z+F#mx  
di~]HUZh)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 j|:dYt`WM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /b{o3, #.M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WtEI] WO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !ZFr7Xz  
最后的布局是: :.*HQt9N  
                Add \7pipde  
              /   \ !Y ( apVQ  
            Divide   5 t#C,VwMe[  
            /   \ >\V6+$cNp  
          _1     3 ]UDd :2yt  
似乎一切都解决了?不。 zVSx$6eiU  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f}^I=pS&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \+-zRR0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +'%@!  
5L8&/EN9-  
template < typename Right > ^:`oP"%-T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sLb8*fak  
Right & rt) const cAD[3b[Gk  
  { g>so R&*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9YB2 e84j  
} !; IJ   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9A~>`.y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 QV7,G9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 geksjVwPH  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^YGTh0$W  
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。 Yc^%zxub  
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? ?hnx/z+uT  
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: !O|ql6^;  
3gAR4  
template < class Action > 5iVQc-m&  
class picker : public Action $9 K(F~/  
  { L>dkrr)e  
public : ~W<CE_/]k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H@GE)I>^@  
  // all the operator overloaded NUCiY\td  
} ; )l&D]3$6K  
#%:c0=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 t8QRi!\=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F|>05>8  
|( G2K'Ab  
template < typename Right > B MM--y@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T-'~?[v  
  { ow$q7uf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^i+[m  
} ]jyM@  
@Br {!#Wf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > En(7(qP6}  
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。 B{C_hy-fw  
^T:gb]i'Qa  
template < typename T >   struct picker_maker O gmSQ  
  { DECB*9O ^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xACdZB(  
} ; 8$0\J_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wJe?t$ac?  
  { %%%S"$t  
typedef picker < T > result; UUeB;'E+  
} ; /@hJpz|+   
Q $~n/  
下面总的结构就有了: [:iv4>ZZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aBhV3Fd[B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !SO8O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b O=yi)  
至此链式操作完美实现。 v!9i"@<!  
D8%AV; -Y  
@Y}uZ'jt'  
七. 问题3 7{e=="#*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @5.e@]>ZM  
MPIlSMe  
template < typename T1, typename T2 > X8i(~ B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5+- I5HX|~  
  { YuQ~AE'i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pao%pA.<  
} KVkMU?6  
wG 1l+^p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ts9ktPlm  
z x@$RS+]  
template < typename T1, typename T2 > DIaYo4  
struct result_2 ~>Kq<]3~  
  { nPN?kO=]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JN4fPGbV  
} ; Ya#h'+}  
paW@\1Q  
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? : =Kx/E:1  
这个差事就留给了holder自己。 O/Rhf[7v*  
    KL [ek  
kkS~4?- *  
template < int Order > @%hCAm  
class holder; .&1C:>  
template <> QJn`WSw$_-  
class holder < 1 > C3XmK}h  
  { ff e1lw%  
public : fY,|o3#  
template < typename T > :K':P5i  
  struct result_1 =8Ehrlq  
  { }tG3tz0%fX  
  typedef T & result;  fvEAIs  
} ; nwA8ALhE  
template < typename T1, typename T2 > @F~LW6K  
  struct result_2 ^e Gue  
  { ?+0GfIV  
  typedef T1 & result; At6qtoPRA  
} ; 1[;;sSp  
template < typename T > qQ0C?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uuNR?1fS  
  { kW@,$_cK  
  return (T & )r; w%y\dIeI'  
} 8X$LC  
template < typename T1, typename T2 > k |YWOy@D~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yClx` S(  
  { 9Q;c ,]  
  return (T1 & )r1; .]x2K-Sf  
}  d$W  
} ; -%CoWcGP  
(:pq77  
template <> @+LfQY  
class holder < 2 > EH*o"N`!r  
  { UPiW73Nu  
public : ,=QM#l]  
template < typename T > b'YE9E  
  struct result_1 8RW&r  
  { 1ocJ+  
  typedef T & result; zYY$D.  
} ; *sw7niw  
template < typename T1, typename T2 > O#a6+W"U  
  struct result_2 (X[CsaXt  
  { N K]B?  
  typedef T2 & result; V 9wI\0  
} ;  m#vL*]c}  
template < typename T > \x{;U#B[3>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l_rn++  
  { Z8#Gwyinx  
  return (T & )r; S8d8%R~1=h  
} 5kypMHJm  
template < typename T1, typename T2 > "=. t 36#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 20RXK1So  
  { V'Kgdj  
  return (T2 & )r2; A3N]8?D  
} P>ceeoYQuA  
} ; H*^\h?s  
>EsziRm  
MPgS!V1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Yc r3HLJy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {c?JuV4q?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lbdTQ6R  
I` K$E/ns  
return l(i, j) = r(i, j); O,2~"~kF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i':i_kU  
gi/@ j  
  return ( int & )i; B+d<F[ |  
  return ( int & )j; F>je4S;  
最后执行i = j; |{r$jZeE  
可见,参数被正确的选择了。 j%u-dr  
51C2u)HE  
`:m!~  
'_\;jFAM  
6qWdd&1  
八. 中期总结 \c v?^AI  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {`=0 |oP}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K,'*Dz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |BT MJ:B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vbx6I>\Y  
IQ< MyB(  
F~:O.$f]G  
?3ig)J,e[  
w]b,7QuNz  
0Sq][W=  
九. 简化 '>$EOg"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 X,aYK;q%z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \0l>q ,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PNF?;*`-{7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SzwQOs*  
  +-*/&|^等 W7"{r)7  
2. 返回引用。 Zv11uH-C  
  =,各种复合赋值等 `\`>0hlu  
3. 返回固定类型。 *L6PLe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PWRy7d  
4. 原样返回。 ;8WZx  
  operator, T{qTj6I  
5. 返回解引用的类型。 H1GRMDNXOA  
  operator*(单目) Jj~EiA  
6. 返回地址。  T9)nQ[  
  operator&(单目) &cWjE x  
7. 下表访问返回类型。 NjPDX>R\K  
  operator[] 8dD2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <!-sZ_qq  
  operator<<和operator>> W?yd#j  
b*a2,MiM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 LE5.b]tv2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~R$~&x(b  
4n#ov=)-~  
template < typename Left > iv`O /T  
struct value_return }+o:j'jB  
  {  [,n c  
template < typename T > ~DRmON5 M  
  struct result_1 "mL++>ZSQ  
  { c4&'D;=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NK|?y  
} ; /525w^'pd  
f/WQ[\<!I  
template < typename T1, typename T2 > iGB_{F~t4}  
  struct result_2 T=hho Gn  
  { v_e9}yI   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; />'V!iWyz  
} ; ;.xoN|Per  
} ; J q{7R  
xtPLR/Z  
Wg{k$T_>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Go,N>HN  
WN(ymcdYB  
下面我们来剥离functor中的operator() h)~=Dm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y4h=Lki@  
*Av"JAX  
return l(t) op r(t) &g2 Eptx#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G}5#l  
return op l(t) M"%Q&o/I  
return op l(t1, t2) zR!o{8  
return l(t) op gtUUsQ%y.  
return l(t1, t2) op KH\b_>wU2  
return l(t)[r(t)] &//wSlL3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E_KCNn-f  
UAR5^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ycFio ,  
单目: return f(l(t), r(t)); e8YMX&0%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m<L;  
双目: return f(l(t)); rc+C?)S  
return f(l(t1, t2)); =rdY @  
下面就是f的实现,以operator/为例 1&fc1uYB4  
3=-4%%[M@  
struct meta_divide eh,~^x5  
  { ?#yV3h|Ij  
template < typename T1, typename T2 > rkiT1YTY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )54%HM_$k  
  { qV5DW0.  
  return t1 / t2; G=;k=oX(  
} ?"?6,;F(4  
} ; .NtbL./=|  
,=?{("+  
这个工作可以让宏来做: "[}O"LTQ  
V\(:@0"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )%!XSsY.N|  
template < typename T1, typename T2 > \ u?s VcD[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ng:Q1Q9N  
以后可以直接用 wts=[U`(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uEc<}pV  
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 - 0?^#G}3}  
(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。。。) GUslPnG  
cb5,P~/q  
:4v3\+T  
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 7d92 Pe  
[{C )LDN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s=?g\oR  
class unary_op : public Rettype 8kP3+  
  { &rkEK4  
    Left l; r>bJ%M}  
public : N'xSG`,Mg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (E]!Z vE  
/?'; nGq  
template < typename T > jqr1V_3(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]kG(G%r|M  
      { s,a}?W  
      return FuncType::execute(l(t)); ^5r9 5  
    } sg E-`#  
?5kHa_^  
    template < typename T1, typename T2 > =2w4C_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pm{|?R  
      { eAPXWWAZJ1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~ ihI_q"  
    } ,vW:}&U  
} ; lI>SUsQFfm  
a<]B B$~  
g/13~UM\  
同样还可以申明一个binary_op I(=V}s2  
QRLt9L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2w)-\/j}  
class binary_op : public Rettype > x IJE2  
  { ja=F7Usb  
    Left l; 1~ $);US  
Right r; d#2$!z#  
public : ')GSAY7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'l,V*5L  
u^029sH6j  
template < typename T > BB|?1"neg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # p[',$cC  
      { ah~Y eJp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uYrfm:4S  
    } MQin"\  
 @3kKJ  
    template < typename T1, typename T2 > V`@>MOw^d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O{ /q-~_  
      { JI vo_7{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H4]Ul eU  
    } NWxUn.Gy9  
} ; FZ8b7nJ)4m  
| >z3E z  
G9JAcO1  
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 T6ENtp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )?wJF<[_#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;2Q~0a|  
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。 vX]Gf4,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ytNO*XoR  
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。。。 )Wb0u0)_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P'Q+GRpSw  
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) GKcv<G208  
下面是修改过的unary_op a'\o 7_  
Mfv1Os:ST  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t|m=J`a{q;  
class unary_op q{+_ <2U|  
  { 10H)^p%3+  
Left l; <oz!H[!  
  zRPeNdX  
public : *{+G=d  
.CFa9"<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ao/ jt<  
|g *XK6  
template < typename T > ;qBu4'C)T  
  struct result_1 T9s2bC.z55  
  { @g G<le6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ES40?o*]x  
} ; w|Nz_3tI  
IT$25ZF  
template < typename T1, typename T2 > \}]!)}G  
  struct result_2 O`vTnrY  
  { Zkf0p9h\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DfKr[cqLM  
} ; `7H4Y&E  
]n-:Yv5 W  
template < typename T1, typename T2 > VWO9=A*Y|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o: ;"w"G  
  { 0 Us5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Qqlup  
} ":_vK}5  
~jsLqY*(+  
template < typename T > "9n3VX)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $HJwb-I  
  { R"K#7{p9  
  return OpClass::execute(lt(t)); GaSPJt   
} c*@G_rb  
QD%L0;j  
} ; <^$<#K d  
rl0<Ls  
yBI'djL~>  
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 T*KMksjxm`  
好啦,现在才真正完美了。 7k8pZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: JY6 Q p  
%AQIGBcgL  
template < typename Right > $1v&azM.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J(6oL   
  { i'\T R|qd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u7=U^}#  
} [}&Sxgv  
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。 >KJ+-QuO&  
) Yd?m0m*  
$LU"?aAW  
v,ju!I0.  
F+u|HiYG  
十. bind ,{c?ymw?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >;[*!<pfK5  
先来分析一下一段例子 Phke`3tth  
@*sWu_ -Y%  
4t)/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AF%@VLf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GI&h`X5,e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KVJ_E!i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  f& CBU  
我们来写个简单的。  #B\" '8#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: AA7C$;Z15~  
对于函数对象类的版本: pa# IJ  
s;A@*Y;v  
template < typename Func > cb}[S:&|  
struct functor_trait r9dyA5oD  
  { ow]053:i  
typedef typename Func::result_type result_type; MNV % =G  
} ; Gh}*q|Lz  
对于无参数函数的版本: ukUGvK  
v\{!THCSh  
template < typename Ret > Q 7?#=N?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bs?^2T~%{  
  { {E8~Z8tT  
typedef Ret result_type; VX1-JxY  
} ; \P6$mh\T  
对于单参数函数的版本: 15sp|$&`  
/~<@*-'  
template < typename Ret, typename V1 > |)*fRL,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q*9!,!e  
  { LSRk7'0  
typedef Ret result_type; o !U 6?  
} ; }B1!gz$YNO  
对于双参数函数的版本: ,l)^Ft`5  
1 .6:#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UNBH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q*>&^V$M  
  { J_4!2v!6e  
typedef Ret result_type; FIsyiSY<j  
} ; kbe-1 <72  
等等。。。 {Ja!~N;3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1|jt"Hz  
?pd8w#O  
template < typename Func > :\o {_  
struct func_return tw9f%p  
  { ~ (jKz}'~U  
template < typename T > %B.yW`,X  
  struct result_1 HKUn`ng  
  { b"{'T]"*j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N=7pK&NHSG  
} ; k-^mIJo}  
5f 5f0|ok  
template < typename T1, typename T2 > :w^Ed%>y7  
  struct result_2 #e$5d>j(  
  { ]'=)2 .}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W}mn}gTQ  
} ; >: g3k  
} ; R)m'lMi|  
\r+8qC[,  
+O?KNZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7](KV"%V  
Xx>X5Fy  
template < typename Func, typename aPicker > OL^l 3F  
class binder_1 ,]d /Q<  
  { L bmawi^  
Func fn; JVSA&c%3  
aPicker pk; ybKWOp:O  
public : lE(a%'36  
W~7A+=&  
template < typename T > }xh$T'M8  
  struct result_1 oc>{?.^  
  { ,1+y/{S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )`O~f_pIC  
} ; .0`m\~L  
!'9Feoez  
template < typename T1, typename T2 > 9~/J35  
  struct result_2 <"my^  
  { /^#;d UB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {C N~S*m  
} ; 4?q <e*W  
>]vlkA(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2OVRf0.R~  
)x=1]T>v"'  
template < typename T > =E#%'/ A;c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zm_UR*"  
  { 8&qZ0GLaT  
  return fn(pk(t)); ?q{ ,R"  
} kTu[ y;  
template < typename T1, typename T2 > 7 *`h/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQUe!G9  
  { (Fhs"  
  return fn(pk(t1, t2)); P"8~$ P#  
} kr9*,E9cv  
} ; %|q>pin2  
sl`s_$J  
~lsl@  
一目了然不是么? os:A]  
最后实现bind Sp;G'*g  
Vg>dI&O  
ic#`N0s?  
template < typename Func, typename aPicker > MS 81sN\d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8h*Icf  
  { 'R'*kxf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V8C:"UZ;  
} /)}q Xx&  
($;77fPR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `-J%pEIza  
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。 ZJzt~ H  
L>aLqQ3  
十一. phoenix _ 4U5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?kH8Lw~{5W  
Z8@J`0x  
for_each(v.begin(), v.end(), L(|N[#  
( c]n1':FT"  
do_ 7'W%blg!V  
[ ?R$F)g7<  
  cout << _1 <<   " , " 1VG4S){}\9  
] Uyg5i[&X@  
.while_( -- _1), aJbO((%$|u  
cout << var( " \n " ) 8m\7*l^D:  
) 0uOkMuy<  
); rrBsb -  
xSsa(b  
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: - -HZX  
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 t!W(_8j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $j5K8Ad  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1Z+8r  
qG?Qc (  
-w}]fb2Q>  
template < typename Cond, typename Actor > i1NY9br  
class do_while D%OQ e#!  
  { r%yvOF\>  
Cond cd; ~=6xyc/c  
Actor act; +eK"-u~K  
public : fzb29 -  
template < typename T > jET{Le8i  
  struct result_1 hIs4@0  
  { -.u]GeMy  
  typedef int result_type; ao1(]64X"  
} ; 8*#R]9  
s%nUaWp~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %et } A93  
k;AD`7(=  
template < typename T > Sq/ qu-%X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =jOv] /  
  { `.~N4+SP  
  do Rg\z<wPBG  
    { fk6%XO  
  act(t); A+ZK4]xb  
  } )wam8k5  
  while (cd(t)); &:9c AIe]H  
  return   0 ; =.f-w0V  
} `scR*]f1+  
} ; #~}nFY.  
Wu c S:8#|  
ZM !CaR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _~IR6dKE  
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。 X0bN3N  
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。 LtWP0@JA  
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。 S;3R S;  
下面就是产生这个functor的类: /YP{,#p  
BP'36?=Zo  
-3t7*  
template < typename Actor > \qdHX  
class do_while_actor s C%&cRQD  
  { nBjqTud  
Actor act; [R(`W#W  
public : 591>rh)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +7D|4  
0=@?ob7  
template < typename Cond > bv]`!g: C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S!jTyY7e  
} ; /32Fy`KV  
X@ +{5%  
n7B7m,@1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $2oTkOA   
最后,是那个do_ bhTb[r  
u)X=Qm)  
r?+%?$  
class do_while_invoker H*RC@O_hv  
  { 0%9 q8 M;  
public : ~ -4{B  
template < typename Actor > :~b3^xhc^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lGPUIoUo  
  { Bn=by{i  
  return do_while_actor < Actor > (act); .0S~872  
} Uol|9F  
} do_; B:b5UD  
AF;)#T<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rn/ /%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <r .)hT"0  
最后来说说怎么处理break和continue bR*-Ht+wd  
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。 KyVQh8  
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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