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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZS&>%G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ms9zp?M  
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, 0kC}qru'  
`q =e<$  
{6H%4n  
GP=i6I6C  
  class filler |m{Q_zAB  
  { 8 Z|c!QIU  
public : qYpuo D   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M]9oSi  
} ; I#lvaoeN  
b^ wWg  
}xhat,9  
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: 5'iJN$7  
Gt;@. jY&  
oVi_X98R  
2y6@:VxSh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =2+';Xk\  
81?7u!=ic+  
x~1.;dBF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WOqAVd\  
WZ}je!82  
HqM>K*XKU  
5W hR |  
二. 战前分析 rb8c^u#r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +!_?f'kv`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0u0<)gdX  
@L?X}'0xI4  
jvfVB'Tmr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?}f+PP,  
  /* --------------------------------------------- */ IX/FKSuq  
vector < int *> vp( 10 ); Jt-s6-2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -^A=U7  
/* --------------------------------------------- */ _`RzPIS^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %Xm3m0nsv{  
/* --------------------------------------------- */ VrG4wLpLs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8R !3}kx  
  /* --------------------------------------------- */ !r=^aa(\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X`xI~&t_  
/* --------------------------------------------- */ MYVUOd,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bpe8 `b(#  
7\.Ax  
PT2b^PP  
"= H.$ +  
看了之后,我们可以思考一些问题: >&uG1q0p.  
1._1, _2是什么? [y^)&L$=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Zmx[u_NG  
2._1 = 1是在做什么? !: e0cV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 dU!`aPL?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3,`.$   
,.# SEv5  
iQ[0d.(A  
三. 动工 9C$#A+~C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `b(y 5Z  
!83x,*O  
q;I`&JK  
5f54E|vD  
template < typename T > 8mjP2  
class assignment iU)-YFO  
  { D+ki2UVt&  
T value; NW-l_]k  
public : >v4k_JX  
assignment( const T & v) : value(v) {} {d|R67~V  
template < typename T2 > # Sm M5%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~cE;k@  
} ; zs+[Aco)  
^RN1?dXA  
6r"PtHr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rWN#QL()*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3YY<2<  
WIwbf|\  
;bt@wgY  
Y`FGD25`  
  class holder ,v"/3Ff{,  
  { o]NL_SM_  
public : +mBJvrI  
template < typename T > JOj\#!\>k0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X,- ' v[z  
  { Z&mV1dxR  
  return assignment < T > (t); NJYx.TL  
} uO$ujbWZ  
} ; qZ!1>`B  
\!UNa le  
S"|sD|xOb  
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: &77]h%B >  
ivdw1g|)h  
  static holder _1; y$)gj4k/D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q9K+k*?{N  
Isq3YY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9Ao0$|@b  
而不用手动写一个函数对象。 {GF>HHQb  
^qpa[6D6x  
vOYcS$,^X%  
B0c}5V  
四. 问题分析 '-#6;_ i<  
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。 +n(H"I7cU  
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。 ,2>:h"^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b("JgE`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YY I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ Z;HE/ 3  
<$liWAGX\  
五. 问题1:一致性 5iola}6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| < %Qw dEO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >qA5   
da@y*TO#i  
struct holder 1{ #Xa=  
  { !2x"'o  
  // |-7<?aw"  
  template < typename T > *jWU8.W  
T &   operator ()( const T & r) const ~H0~5v F  
  { ^ v3+w"2  
  return (T & )r; &QOob)  
} FH8?W| G  
} ; _lQ+J=J$.R  
gB 3&AQ  
这样的话assignment也必须相应改动: -<#n7b  
i7~oZ)w  
template < typename Left, typename Right > ej,MmLu~^  
class assignment Y=G *[G#  
  { *9^CgLF  
Left l; f/)3b`$Wu  
Right r; hBsjO3n  
public : whNRUOK:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZP)=2'RY  
template < typename T2 > Y,D\_il_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,Ucb)8a  
} ; HZQI|  
n#3y2,Ml  
同时,holder的operator=也需要改动: pmCBe6n \l  
}jU{RR%6B  
template < typename T > &3{:h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :kZ2N67  
  { NQfIY`lt'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vm8;{Sq  
} G%YD2<V  
@6*<Xs =  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 y<F$@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `Uk,5F5   
z!Kadqns  
return l(rhs) = r; hl~(&D1^  
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。 ;$i9gP[|m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "4"\tM(  
S=aXmz<  
template < typename Tp > +:&(Ag  
class constant_t 3:Co K#  
  { D.Cm&  
  const Tp t; l O, 2  
public : j<deTK;.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Cw{#(xX  
template < typename T > %o4d4 3uZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *ep!gT*4  
  { Tf@t.4\  
  return t; Q\=u2}/z0  
} (kp}mSw  
} ; >\DXA)nc  
n+GCL+Mo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (%0X\zvu/  
下面就可以修改holder的operator=了 d c&Qi_W  
4 d]  
template < typename T > 6%S>~L66  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^ioTd  
  { A#1y>k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iI&SI#; _  
} =r0!-[XCa  
5!nZvv  
同时也要修改assignment的operator() YSrFHVq  
ObM5vrEk|  
template < typename T2 > }Pb!u9_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UjKHGsDi4  
现在代码看起来就很一致了。 D'nV &m  
ZQBo|8*  
六. 问题2:链式操作 uaDU+y wL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6l_8Q w*5I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]Vwky]d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Zt!l3(*tt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 dN*<dz+4r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +}+hTY$a  
M2xUs  
template < typename T > bkOm/8k|4  
struct result_1 j|aT`UH03  
  { W)4xO>ck*3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y"l!3^   
} ; rkD4}jV  
bfpW ^y  
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: xBw"RCBz^  
*Mp<4B  
template < typename T > U'lmQrF!  
struct   ref B!tt e )  
  { Ej34^*m9k  
typedef T & reference; a|s=d  
} ; [\.>BK  
template < typename T > 0N T3  
struct   ref < T &> ONfJ"Rp3  
  { t3s}U@(C  
typedef T & reference; JnsXEkM)  
} ; gSe{ S  
#&8 Opo(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _ SFD}w3b$  
g<lX Xj2  
template < typename T > c//W#V2Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0~S<}N  
  { mMjVbeh[  
  return l(t) = r(t); 3o^V$N.  
} 57MoO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \U-5&,fP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &YMVoyVD  
Y-{spTI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G/ ^|oJ/G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ol-'2l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h">X!I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h=U 4  
最后的布局是: uBMNkN8  
                Add cXCczqabv  
              /   \ G? _,(  
            Divide   5 5g5pzww  
            /   \ ,pG63&?j  
          _1     3 C9iG`?  
似乎一切都解决了?不。 `fV$'u  
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。 #62ww-E~  
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。 >S3 >b  
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: <A&R%5Vs  
*oWzH_  
template < typename Right >  nm~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J~Ph)|AiS  
Right & rt) const H5%I?ZXw4  
  { Qv=Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a $|u!_)!h  
} :OZhEBL&b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R 1b`(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VsMNi#?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yTvK)4&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !'MD8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 nc{ <v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1e+?O7/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1&As:kv5I  
a[!d)Y:zx  
template < class Action > ;7A,'y4f  
class picker : public Action  "O 'I  
  { ;C<A }  
public : n)H0;25L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )K6{_~Kc\  
  // all the operator overloaded '[E_7$d  
} ; l`]!)j|+  
M*H G4(n0  
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。 #lC{R^SL  
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: 4>HGwk@+8  
sP |i '  
template < typename Right > CUG<v3\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tSYnc7  
  { ]mh+4k?b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]>,|v,i =  
} ]z%9Q8q'  
9|m  L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X[ (J!"+  
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。 ]]ZBG<#  
5~F0'tb|}  
template < typename T >   struct picker_maker !R@4tSu  
  { f*~fslY,o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ye6O!,R  
} ; *~L]n4-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t*#&y:RG  
  { X9j+$X \j  
typedef picker < T > result; =R"tnjR  
} ; N-|Jj?c  
bW|y -GM  
下面总的结构就有了: O5?Eb  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yB1>83!q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 u2Obb`p S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?rDwYG(u]@  
至此链式操作完美实现。 qh 3f  
xL"% 2nf  
F)w83[5_d  
七. 问题3 8IH gsW";  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I2T2'_I  
k#&SWp=  
template < typename T1, typename T2 > AF}"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _@;N<$&  
  { YLo$n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M[{:o/]<  
} 1aG}-:$t'  
ZM?r1Z4  
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: }"Cn kg  
v],DBw9  
template < typename T1, typename T2 > >cb gL%  
struct result_2 WXU6 J?tIm  
  { 6f!mk:\T.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "tARJW  
} ; L />GYx  
POXn6R!mM1  
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? h6N}sLM{0  
这个差事就留给了holder自己。 "-?Y UY`  
    z-G (!]:  
am3E7u/  
template < int Order > A~V\r<N j  
class holder; '[^2uQc  
template <> Se8y-AL6x>  
class holder < 1 > `.g8JC\_m  
  { K;y\ &'E  
public : ?g4|EV-56  
template < typename T > Z(M)2  
  struct result_1 }0RFo96) v  
  { rg}kxvu  
  typedef T & result; '4sD1LD~}  
} ; 1_C6KS  
template < typename T1, typename T2 > ]:s|.C%qI  
  struct result_2 [#Vr)\n  
  { pQ{t< >  
  typedef T1 & result; w"iZn  
} ; uLljM{ I  
template < typename T > T}[vfIJD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C>dJ:.K%H  
  { E 5{)d~q  
  return (T & )r; z]AS@}wWqg  
} @\8gzvkt  
template < typename T1, typename T2 > A#: c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mU$7_7V~  
  { vKC&Qi ;  
  return (T1 & )r1; HPKyAcS\  
} vq7%SEkES  
} ; 7F:;3c  
-%l, Zd9  
template <> Y j\yO(o/  
class holder < 2 > 1I_q3{  
  { s[4 !R&b  
public : ! hr@{CD  
template < typename T > (Nb1R"J `  
  struct result_1 >L`mF_WG  
  { x{V>(d'p  
  typedef T & result; |7x^@i9w  
} ; [frD L)  
template < typename T1, typename T2 > R}9jgB  
  struct result_2 KB*=a   
  { EsB'nf r  
  typedef T2 & result; F|`B2Gr  
} ; [#'_@zZz  
template < typename T > Qmx~_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^3o8F  
  { [F[<2{FQF  
  return (T & )r; F)kLlsp  
} <9tG_  
template < typename T1, typename T2 > vXQmEIm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <# r.}T.l  
  { 7h/Q;P5  
  return (T2 & )r2; @zF:{=+]+  
} u!k<sd_8B  
} ; uN3J)@;_  
`1<3Hu_  
,ri--<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -L?% o_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8z8SwWS?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4$GRCq5N;  
A;a(n\Sy  
return l(i, j) = r(i, j); /~cL L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VhIIW"1  
gD+t'qg$  
  return ( int & )i; -0WCwv  
  return ( int & )j; psy(]Pf  
最后执行i = j; SJ7=<y}[d  
可见,参数被正确的选择了。 <?Izfl6  
~<[5uZIo  
KqUSTR1e[  
@/NZ>.  
i=H>D  
八. 中期总结 NZW)X[nXM  
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: :42;c:85  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mqf}Aiqk;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SH$cn,3F8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cYy @  
A<CXdt+t  
ff./DMDafI  
cBR8HkP~  
(DP9& b  
MGyB8(  
九. 简化 KXA)i5z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ::R00gd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [pFu ] ^X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7oLf5V1~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }\L !;6oy  
  +-*/&|^等 yxWMatZ2  
2. 返回引用。 =,8Eo"~\  
  =,各种复合赋值等 b<V./rWIB  
3. 返回固定类型。 nEcd+7(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7RC096 ?}  
4. 原样返回。 Il`k]XM  
  operator, "mK i$FV  
5. 返回解引用的类型。 p't:bR  
  operator*(单目) 4FE@s0M,  
6. 返回地址。 t:s q*d  
  operator&(单目) Cm<j*Cnl  
7. 下表访问返回类型。 S}Y|s]6  
  operator[] {r2|fgi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (yAvDyJOn  
  operator<<和operator>> o"}&qA;  
n.XhK_6n]M  
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。 4J 51i*`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dtnet_j  
^C)TM@+  
template < typename Left > >g"M.gW  
struct value_return [gns8F#H\  
  { Y0fO.k#C^  
template < typename T > !a&SB*%^I3  
  struct result_1 $#ju?B~  
  { SP?U@w%}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; chMc(.cN0  
} ; fDEu%fUYZ  
}Wche/g`  
template < typename T1, typename T2 > /< 7C[^h{-  
  struct result_2 PWN'.HQ  
  { ;, v L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P9TBQW2G{  
} ; ^0tf1pV2  
} ; L8]{B  
zPh\3B  
5H :~6z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =_m9so  
`=}UFu  
下面我们来剥离functor中的operator() :{ WrS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'bI~61{A  
} B9~X  
return l(t) op r(t) P&%eIgAOL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) " $IXZ  
return op l(t) =i^<a7M~  
return op l(t1, t2) 4,F3@m:<  
return l(t) op Cq*}b4^;  
return l(t1, t2) op 9kX=99kf[  
return l(t)[r(t)] M|({ 4C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %w8GGm8^/  
_:Jp*z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 71.\`'  
单目: return f(l(t), r(t)); {pb9UUP2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H&=n:'k^  
双目: return f(l(t)); sL AuR  
return f(l(t1, t2)); :EmQ_?(^  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;64mf`  
4]aiT8))  
struct meta_divide 0 oj{e9h  
  { }\u%)uZ  
template < typename T1, typename T2 > :IVk_[s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8hKP  
  { 6snOMa GRu  
  return t1 / t2; ;w6fM  
} Gl8&FrR  
} ; Q-8'?S  
3 IWLBc  
这个工作可以让宏来做: '-PMF~~S  
?)' 2l6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9XoQO9*Q  
template < typename T1, typename T2 > \ ^K.u ~p   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; phgexAq  
以后可以直接用 6vgBqn[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8@ %mnyQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 N=T.l*8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) EY)Gi`lK  
a%T -Z.rd  
gM3]%L_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2T@L{ql  
1O7]3&L@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0Ws;|Yg  
class unary_op : public Rettype :/v,r=Y9p  
  { ```d:f  
    Left l; 1X::0;3  
public : 7k] RO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?AnjD8i  
2<'`^AO@  
template < typename T > e`Co,>W/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?jri!]ux#  
      { *!g 24  
      return FuncType::execute(l(t)); ;Rhb@]X  
    } ms}f>f=  
@GG(7r\/B  
    template < typename T1, typename T2 > V\6(d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <8rgtu!VU  
      { G` ,u40a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h@~:(:zU$  
    } Il{^ j6  
} ; [6; N3?+  
69C8-fF0[I  
]^:hyO K  
同样还可以申明一个binary_op Re*|$r#  
,\o<y|+`S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -=$% {  
class binary_op : public Rettype BrJ o!@<  
  { J;UBnCg  
    Left l; q]6_ rY.  
Right r; S~0JoCeo  
public : u R\m`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PMgQxM*h  
IS[Vap:  
template < typename T > M%$ DT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?wd|G4.Vo  
      { I?a8h`WS+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,AH0*L  
    } 4K9Rpm  
'aD6>8/Hj  
    template < typename T1, typename T2 > nW4Vct  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,{e]MB)M  
      { N5nvL)a~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tu\mFHvlg  
    } %won=TG8  
} ; LBiowd[  
m|pTn#*`  
YC]PN5[1!  
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 mEoA#U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b'velj3A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RT% x&j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V: ^JC>6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aje^Z=]  
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。。。 -uWKY6 :5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,>;!%Ui/p  
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) %O#)Nq>mp  
下面是修改过的unary_op HWqLcQ d:P  
[tUv*jw%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AG]W O8f)  
class unary_op e:N7BZl'c9  
  { #gh p/YoTq  
Left l; l8z%\p5cR  
  6W5d7`A  
public : Lf >YdD  
4s9c#nVlu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YgCc|W3{  
$v]T8|h  
template < typename T > o2DtCU-A  
  struct result_1 jFtg.SD  
  { $#5klA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bi]D{m9  
} ; ~}BJ0P(VMc  
_=ugxL #eB  
template < typename T1, typename T2 > UL+E,=  
  struct result_2 Bwjg#1E  
  { $^t<9" t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y-'" >  
} ; QwBXlO?  
+p3 Z#KoC  
template < typename T1, typename T2 > /Zc#j^_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2s 7mI'  
  { e1Ob!N-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MRQZIi  
} M Hg6PQIB  
huz86CO  
template < typename T > n!a<:]b<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E *BSfn&i  
  { W9dYljnZ8i  
  return OpClass::execute(lt(t)); q69H ^E=  
} Q uB+vL  
Vt'L1Wr0v  
} ; 5.w iTy  
lr WLN  
3 4SA~5  
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 [g#s&bF  
好啦,现在才真正完美了。 sxo;/~.p  
现在在picker里面就可以这么添加了: u+i(";\  
lX"bN=E?!  
template < typename Right > sTkIR5Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |H 8^  
  { I~)cYl:|G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &&WDo(r3  
} 5:UyUB  
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。 n12UBvc}%  
4.8nY\_WF  
{7qA&c=  
>8|+%pK8<  
e&0NK8&#+  
十. bind `m%:rE,  
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。 bp#fyG"  
先来分析一下一段例子 j&WL*XP&5  
GMb(10T`  
&UL_bG }  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u_LY\'n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 34ha26\np  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c` , 2h#  
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。 FI8k;4|V  
我们来写个简单的。 ZHCr2^w6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q[uAIyv0  
对于函数对象类的版本: 77*qkKr  
cx{T '1  
template < typename Func > D{cZxI  
struct functor_trait r,4lqar;E  
  { OEnDsIhq  
typedef typename Func::result_type result_type; W5.Va.  
} ; dAL3.%  
对于无参数函数的版本: cD2+hp|9  
&Yf",KcL*I  
template < typename Ret > n_P3\Y|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qaG#;  
  { f"Vgefk  
typedef Ret result_type; A "S/^<  
} ; %&+TbDE+T  
对于单参数函数的版本: E"#Xc@  
.%'Z~|K4  
template < typename Ret, typename V1 > mibpG9+d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VYaSB?`/  
  { j)Y[4 ^k^  
typedef Ret result_type; gRAC d&)  
} ; ` H XEZ|  
对于双参数函数的版本: e3 v5,.  
vc8?I."?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ong""K4H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3?.1n Gu  
  { s]H^wrg&  
typedef Ret result_type; xx }GOY.J  
} ; G 4qy*.  
等等。。。 &Jy)U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \G>ZkgU  
iY~rne"l  
template < typename Func > {U"^UuU]  
struct func_return d"ZU y!a  
  { O> c$sL0g  
template < typename T > dlDki.  
  struct result_1 ufrqsv]=  
  { Bu3T/m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KKEN'-3  
} ; >o~Z>lr  
=P`~t<ajB  
template < typename T1, typename T2 > zN~6HZ_:^  
  struct result_2 %}&(h/= e  
  { S&(^<gwl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ^$-Ye]<  
} ; [ohBPQO  
} ; \.#p_U5In  
A&,,9G<  
1ibnx2^YB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R^n@.^8s  
{v` 2sB  
template < typename Func, typename aPicker > bk<FL6z z  
class binder_1 KrcgIB8X  
  { % /}WUP^H  
Func fn; B$vr'U   
aPicker pk; LA%bq_> f  
public : --fFpM3EvS  
1J}8sG2`  
template < typename T > y(a!YicA?  
  struct result_1 eV7 u*d?  
  { ;%!B[+ut"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DCQ^fZ/  
} ; *5V Xyt2  
%gd(wzco  
template < typename T1, typename T2 > mC[UXN/  
  struct result_2 -*a?<ES`  
  { MCc$TttaVz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @5VV|Wt=  
} ; "D][e'  
6!q#x[A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^qvZ XS  
Uxu\u0*  
template < typename T > g{:<2xI5P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .*YD&(  
  { ?okx<'"[  
  return fn(pk(t)); jS<_ )  
} tPfFqqT  
template < typename T1, typename T2 > ]zfG~^.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #VVr"*7$  
  { -\,zRIOK  
  return fn(pk(t1, t2)); o "z@&G" ^  
} # 1.YKo  
} ; )G1P^WV4  
hBU\'.x  
> \Sr{p5KR  
一目了然不是么? 0N:XIGFa  
最后实现bind ]; Wx  
o<i,*y88  
fc_2D|  
template < typename Func, typename aPicker > z=7|{G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fJAnKUF)  
  { \qh *E#j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^aZAw%K  
} >~nF=   
58tVx'1y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t*XN_=E$f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w5=tlb  
PVOx`<ng  
十一. phoenix 3)=c]@N0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u3 0s_\  
xiblPF_n3  
for_each(v.begin(), v.end(), .dMVoG5  
( :9t4s#.  
do_ a->3`c  
[ XT>.`, sv  
  cout << _1 <<   " , " e8=YGx^o`  
] R&f^+0%f  
.while_( -- _1), -O!/Jv"{,[  
cout << var( " \n " ) rN)V[5R#M  
) {a(&J6$VE  
); "&.S&=FlI  
Dnf*7)X  
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: LOy0hN-$b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor = u[#2!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hr05L<?H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a>O9pX  
e4>"92hX  
*hLQ  
template < typename Cond, typename Actor > {LHR!~d}5f  
class do_while (~~w7L s  
  { "es?=  
Cond cd; 4NN$( S-W  
Actor act; 7nq3S  
public : <S75($  
template < typename T > ikD1N  
  struct result_1 [BBEEI=|r  
  { *Lqg=9kzr  
  typedef int result_type; 7JJ/D4uT  
} ; wI B`%V  
I pzJ#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (6l+lru[  
Cqii}  
template < typename T > RwI[R)k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gD`>Twa&6  
  { WYB{% yf   
  do Isy'{ -H  
    { Z/;Xl~  
  act(t); XW{>-PBg:  
  } 0& >H^  
  while (cd(t)); SP*fv`  
  return   0 ; v3d&*I  
} ".^VI2T  
} ; dovZ#D@Q  
gKLyL]kAGz  
@Jm7^;9/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )a@k]#)Skm  
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。 5tjP6Z`!9`  
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。 W&(k!6<x  
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。 !-`Cp3gqHr  
下面就是产生这个functor的类: X\$ 0  
goat<\a  
m7EcnQf  
template < typename Actor > E%oY7.~-  
class do_while_actor 6DG@?O  
  { p'7*6bj1  
Actor act; e:H26SW  
public : bXUy9 -L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p G1WXbqW  
m,C1J%{^  
template < typename Cond > d8-A*W[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F  
} ; WE]e m >  
v>z tB,,9  
akw,P$i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3 rLTF\  
最后,是那个do_ `w I/0  
!Z VU,b>  
)i+2X5B`S  
class do_while_invoker s .Wdxh  
  { W>-Et7&2  
public :  w 4[{2  
template < typename Actor > oh# \]c\f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8-<:i  
  { "-@[R  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4_Dp+^JF  
} `u>4\sv  
} do_; {*{Ox[Nh{  
Eu"_MgD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'y8]_K*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U9b?i$  
最后来说说怎么处理break和continue .bBdQpF-  
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。 Y0eE-5F,  
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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