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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bg*@N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =d JRBl  
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,  7"])Y  
G/_8xmsU  
]rO/IuB  
VQ2B|v  
  class filler o~'UWU'#  
  { ~2XiKY;W?  
public : 9@ ^*\s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OL@' 1$/A  
} ; mGUG  
cN: ek|r  
!!v9\R4um  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q3LScpp  
l]5!$N*  
((fFe8Rn)q  
*,XT;h$'>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ENZYrWl  
&WVRh=R  
|OBZSk1jp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <d3 a  
"A}2iI  
p xQh;w  
>6z7.d  
二. 战前分析 O6\t_.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1F[W~@jW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ZX40-6#O  
aw1 f;&K4  
k NUNh[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CN#2-[T  
  /* --------------------------------------------- */ T'%R kag>  
vector < int *> vp( 10 ); ek0,@Vg9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IU rGJ#}O  
/* --------------------------------------------- */ jbu+>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2,'%G\QT  
/* --------------------------------------------- */ ju/#V}N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7pZd?-6M^  
  /* --------------------------------------------- */ e>_Il']Mb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]nx5E_j2  
/* --------------------------------------------- */ DcNwtts  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +2^Mz&I@b  
wB%;O`Oh  
;-{'d8  
P{>-MT2E  
看了之后,我们可以思考一些问题: 22v= A6 =  
1._1, _2是什么? HVM(LHm=:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 NYF 7Ep; _  
2._1 = 1是在做什么? O['5/:-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'X1/tB8*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qyY]: (8  
Q|W~6  
RjG=RfB'V  
三. 动工 /8s>JPXKH[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KA]5tVQA  
qf B!)Y  
Vg1MA  
d)v'K5  
template < typename T > :.F;LF&  
class assignment XbW 1`PH  
  { SQI =D8  
T value; {'q(a4  
public : -ob1_0  
assignment( const T & v) : value(v) {} hkvymHaG  
template < typename T2 > |6zx YuX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hu7WU;w  
} ; ~5wT|d  
@DCw(.k*  
d?1[xv;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9 IY1"j0O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iVf8M$!m  
9':MD0P/M  
#~;:i  
4[f>kY%[  
  class holder }FT8 [m<  
  { :pg]0X;  
public : *d,Z ?S/  
template < typename T > FKkL%:?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iea7*]vW  
  { (&-!l2  
  return assignment < T > (t); ]s^Pw>/`  
} '&Tq/;Ml  
} ; iKe68kx  
CJ[^Fi?CH  
|C.[eHe&D  
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: APL #-`XC  
TWo.c _l  
  static holder _1; @hIHvLpRB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \kVi&X=q:  
R\n*O@E v3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > R2o7~  
而不用手动写一个函数对象。 gjex;h  
E|omC_h  
S"Mm_<A$@  
y@u,Mv  
四. 问题分析 y>_*}>2,O  
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。 $Rv (v%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .V\: )\<|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tq!.M1{&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s_Gf7uC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jL9to6 Hmr  
|s*tRag  
五. 问题1:一致性 Y|N.R(sAs&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w2o5+G=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ub=Bz1._  
j+Q E~L  
struct holder iP+3)  
  { xBK is\b  
  // _16IP  
  template < typename T > cXG$zwS\  
T &   operator ()( const T & r) const Q[.HoqWK  
  { Wd/m]]W8Q  
  return (T & )r; r@]iy78 j  
} W>(p4m  
} ; .]H1uoci|  
2vx1M6a)L  
这样的话assignment也必须相应改动: ! )PV-[2  
AWn$od`#s  
template < typename Left, typename Right > 4]%v%6 4U  
class assignment },(Ln%M  
  {  ~xV|<;  
Left l; Ym/y2B(  
Right r; 0X[uXf  
public : s2Hx ?~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6F4OISy%3  
template < typename T2 > VLs%;|`5D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;$$.L bb8  
} ; 9a lMC  
;ZowC#j  
同时,holder的operator=也需要改动: f<v:Tg.[  
J}37 9  
template < typename T > JN:EcVuy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mnS F=l;;  
  { sDzlNMr?P+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BP`'1Ns  
} Fy-N U  
PcK;L(  
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。 a.!|A(zw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y;OqdO  
B$@fE}  
return l(rhs) = r; 2P4$^G[  
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。 ; E]^7T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DQRr(r~2Kj  
yi$Jk}w  
template < typename Tp > ohj(1jt  
class constant_t |B/A)(c yV  
  { AEr8^6  
  const Tp t; -cW 'g  
public : [  bB   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Dhy@!EOS  
template < typename T > vgvJ6$#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t;e+WZkV  
  { /WWD;keP5  
  return t; VL O !hA#  
} +9d]([Lx  
} ; Y] "_}  
=& .KKr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~99DE78  
下面就可以修改holder的operator=了 :M'V**A(  
`(@}O?w!1  
template < typename T > {3{cU#\QA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c[QXc9  
  { 8#&axg?a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r^,XpRe&M  
} ,Kw]V %xOb  
B qA  
同时也要修改assignment的operator() 2AK]x`GY  
Gcz@z1a=n  
template < typename T2 > 4OOH 3O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pk,]yi,ZF  
现在代码看起来就很一致了。 ,]UCq?YW)T  
GIGC,zP@k  
六. 问题2:链式操作 JTn\NSa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x."/+/  
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。 bO2s'!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。 ohPCYt  
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。 ]~H\X":[>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oPPxja g\  
|0e7<[  
template < typename T > :xz,PeXo7  
struct result_1 ':jsCeSB  
  { @CJ`T&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G$)f5_]7{  
} ; FhkS"y  
2y0J~P!I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,m)k;co^  
!QTfQ69Y0  
template < typename T > ;@R=CQ6  
struct   ref 2GRdfX  
  { qB0F9[U  
typedef T & reference; wxx3']:  
} ; [~[)C]-=  
template < typename T > RZg8y+jM  
struct   ref < T &> 5!pof\/a  
  { NEb M>1>^  
typedef T & reference; [G/ti&Od^  
} ; XzBnj7E  
,4&?`Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `f~\d.*U  
QxaW x  
template < typename T > X>W2aDuEZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h/a|-V}m&  
  { -~'{WSJ  
  return l(t) = r(t); #rkz:ir4  
} 2Vn~o_ga  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +=Q/'g   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z&VH7gi  
x]=s/+Y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C=&rPUX{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UHh7x%$n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c\\'x\J7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q*J8`J:#^R  
最后的布局是: ~5Cid)Q}@o  
                Add &Is}<Ew  
              /   \ &*4C{N  
            Divide   5 nbECEQ:|B  
            /   \ dpPu&m+  
          _1     3 ZHWxU  
似乎一切都解决了?不。 PqJB&:ZV  
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。 yDil  
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>qw@JiO!  
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: 'Cv>V"X: `  
Uf ?._&:  
template < typename Right > &I|\AG"X}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'wg>=|Q5  
Right & rt) const "^UJC-  
  { FZ0wtS2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +p Y*BP+~i  
} #BZ2%\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?E*;fDEC  
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。 oieJ7\h]m  
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。 3;hztCZj  
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。 iW # |N^  
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。 1j!LK-  
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? w I7iE4\vz  
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_of;=9V  
;tZ;C(;<  
template < class Action > k"z ~>  
class picker : public Action s)L\D$;+O  
  { t{ R\\j  
public : nsM=n}$5x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iiw\  
  // all the operator overloaded y$Rr,]L  
} ; VPh0{(O^=  
^]cl:m=*  
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。 Jx jP'8  
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: +~x'1*A_  
%lbDcEsf9  
template < typename Right > hT0[O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hp$/O4fD  
  { %wDE+&M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >STAPrBp+  
} zarxv| }$  
JoCZ{MhM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KmYSYNr@,  
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。 v/m} {&K  
)9]DJ!]&Q"  
template < typename T >   struct picker_maker .S{FEV  
  { QCD MRh n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g5OKhL0u  
} ; x%!Ea{ s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n`Y"b&  
  { 0|J]EsPxu  
typedef picker < T > result; v><c@a=[  
} ; R[ #vFQ  
c;13V(Djy  
下面总的结构就有了: /F thT  
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。 Xv&&U@7  
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。 (^@rr[. o7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;J>upI   
至此链式操作完美实现。 -91*VBrOd  
0ap_tCY  
^xt@  
七. 问题3 X7g@.Oy`  
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。 lA/.4"nN  
0aRHXc2<  
template < typename T1, typename T2 > @fc-[pv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4x)etH^o  
  { 1o8C4?T&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ov-Y.+L:  
} Hh1]\4D,4  
s?5vJ:M Xr  
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: mp:xR^5c  
Ct<]('Hm(  
template < typename T1, typename T2 > KL<,avC/  
struct result_2 Ym8 V)  
  { D^Gs_z$['  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m4r<=o  
} ; cSD$I^$oq  
euyd(y$'k  
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? j6:jN-z  
这个差事就留给了holder自己。 =`KA@~XH4  
    )Ggv_mc h  
Vm*E^ v  
template < int Order > 0#S#v2r5  
class holder; Nrn_Gy>|D  
template <> ;Zy[2M  
class holder < 1 > q21l{R{Y  
  { ;TC"n!ew  
public : PNs*+/-S  
template < typename T > Xmm) z  
  struct result_1 bk=ee7E7>  
  { >\o._?xSA  
  typedef T & result; }|OwUdE!R9  
} ; `PUGg[Zx^  
template < typename T1, typename T2 > S aH':UN  
  struct result_2 "}x%5/(  
  { &~a S24c  
  typedef T1 & result; `x]`<kS;  
} ; *6bO2LO"  
template < typename T > -hY@r 7y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |kGQ~:k+P  
  { aJ"m`5]=%  
  return (T & )r; *N&~Uq^  
} % aqP{mOO  
template < typename T1, typename T2 > &"?S0S>r!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^)UX#D3b  
  { 6Vj=SYK  
  return (T1 & )r1; %6W%-`  
} {[)n<.n[g  
} ; vB%os Qm  
+,1 Ea )  
template <> n'@*RvI:  
class holder < 2 > >/4N:=.h  
  { =z!^O T6eb  
public : <Ej`zGhWz  
template < typename T > {SkE`u4Sz  
  struct result_1 f#kT?!sP  
  { o/6VOX  
  typedef T & result; )*XD"-9  
} ; v&qL r+_7  
template < typename T1, typename T2 > }a%1$>sj  
  struct result_2 GO)5R,  
  { $Jo4n>/  
  typedef T2 & result; ph$ vP;}  
} ; bO` S Bq$  
template < typename T > hXh nJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ae[fW97  
  { SLW|)Q24  
  return (T & )r; {2)).g  
} +Qf<*  
template < typename T1, typename T2 > ,`bmue5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const klR\7+lK  
  { 1\a.o[g3e  
  return (T2 & )r2; W\2 ']7}e  
} 7$*X   
} ; TwsI8X  
y_' 6bpb  
j5wfqi  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b Rc,Y<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \U3v5|Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?<` ;lu/eL  
[MuZ^'dR  
return l(i, j) = r(i, j); ?t5<S]'r$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;0U*N& f  
HbRvU}C1  
  return ( int & )i; >6R3KJe  
  return ( int & )j; r )HZaq  
最后执行i = j; /9=r.Vxh  
可见,参数被正确的选择了。 \zc R7 5  
g4u 6#.m(  
pMJm@f  
s"XwO8yhM  
f^ja2.*%?  
八. 中期总结 a^8PB|G  
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: '55G:r39  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %!r.) Wx|2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2M*i'K;;)P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D4\[D8pD  
 fDloL  
'b0r?A~c=  
H,c`=Ii3  
Gr4v&Mz:  
 o*Xfgc  
九. 简化 9Z21|5  
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。 JA*+F1s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z-qbe97  
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: *7E#=xb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8{i O#C  
  +-*/&|^等 K iEmvC  
2. 返回引用。 d@p#{ -  
  =,各种复合赋值等 Wb>;L@jB7  
3. 返回固定类型。 1_b*j-j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :}yT?LIyP  
4. 原样返回。 Af\  
  operator, Vm[F~2+HX  
5. 返回解引用的类型。 *NG\3%}%|@  
  operator*(单目) b50mMW tG  
6. 返回地址。 xKl1DIN[  
  operator&(单目) /z_]7]  
7. 下表访问返回类型。 'zbvg0T  
  operator[] h5rR44  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BN `2UVH  
  operator<<和operator>> :G6aO  
r^a:s]  
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。 LRg]'?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v3aPHf  
 DR{O.TX  
template < typename Left > @({=~ W^  
struct value_return 7nPcm;Er  
  { FZ?:BX^  
template < typename T > :EAh%q  
  struct result_1 4y#XX[2Wj  
  { -pIz-*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }lDX3h  
} ; 7FJ4;HLQ  
c -PZG|<C[  
template < typename T1, typename T2 > TZ+ p6M8G  
  struct result_2 araXE~Ac  
  { 7f}uRXBV$A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8]Tv1Wc  
} ; ,~=]3qmbR  
} ; - om9 Z0e  
0ki- /{;  
XPU>} 4{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P1Z"}Qw  
/OWwC%tM/  
下面我们来剥离functor中的operator() xnt)1Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;Y[D#Ja-  
^~.AV]t|  
return l(t) op r(t) lOp. c U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [{Jo(X  
return op l(t) u5Vgi0}A  
return op l(t1, t2) ROmmak(y8  
return l(t) op -2; 6Pwmv  
return l(t1, t2) op 6^WNwe\  
return l(t)[r(t)] v\5O\ I ^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W} i6{ Vh  
F_(~b  
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: q~b# ml2QS  
单目: return f(l(t), r(t)); ":8\2Qp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]c~yMA+]FZ  
双目: return f(l(t)); Uffwzd!  
return f(l(t1, t2)); *d3-[HwZCL  
下面就是f的实现,以operator/为例 NJQ)Ttt  
Sz@z 0'  
struct meta_divide KCW2 UyE]  
  { |~e"i<G#  
template < typename T1, typename T2 > ,puoq {  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5, ,~k=  
  { BLy V~   
  return t1 / t2; NX,m6u  
} v>#Njgo  
} ; jkx>o?s)z  
jel:oy|_  
这个工作可以让宏来做: Ig t*8px  
C[<}eD4bV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @k&6\1/U  
template < typename T1, typename T2 > \ aWIkp5BFj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T2MC`s|`  
以后可以直接用 )b #5rQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V!+iq*Z|=  
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 3"7Q[9Oj  
(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。。。) ?!P0UTe~  
!i)!|9e  
v?OVhV  
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 lG\uJxV  
D,}bTwRb-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &liON1GLM  
class unary_op : public Rettype q* p  
  { B{`adq?pW  
    Left l; NgDhdOB  
public : /"8e,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |@iM(MM[?  
OUi;f_*[r  
template < typename T > ~ tA ^K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FC] *^B  
      { %-blx)Pc  
      return FuncType::execute(l(t)); |${4sUR  
    } 7.hBc;%2u  
bE/|&8  
    template < typename T1, typename T2 > ; R}>SS'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^)~Smj^d  
      { Wp>t\S~N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'vd&r@N  
    } |@u2/U9  
} ; O~*i_t*i9{  
miaH,hm  
\Nt 5TG_  
同样还可以申明一个binary_op K9#kdo1 2  
Nn[*ox#i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |O_ JUl  
class binary_op : public Rettype ]ub"OsXC  
  { C8|V?bL  
    Left l; X\h.@+f=  
Right r; YCD |lL#  
public : %]_: \!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7H Dc]&z  
HLW_Y|QaFo  
template < typename T > 'z. GAR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^~H{I_Y  
      { @KTuG ?.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <R]m(  
    } {s mk<NL  
u2oS Ci  
    template < typename T1, typename T2 > zWC| Qe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L;RE5YrH%6  
      { lgaSIXDK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #"N60T@  
    } $pES>>P  
} ; v0\l~_|H  
l<+ [l$0#  
]eKuR"ob0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 CM_hN>%w[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4=^_VDlpd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~S/oW89  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 bFG~08Z ,d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XPX?+W=mv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (SyD)G\rj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W#F9Qw  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Hh1_zd|  
下面是修改过的unary_op XGB\rf vS  
=wh[D$n$~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e_=K0fFz  
class unary_op @ wR3L:@  
  { *6/IO&y1a  
Left l; B>fZH \Y  
  y0d=  
public : eA4D.7HDK  
,m=G9QcN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EB[T 5{  
)q=F_:$  
template < typename T > _eKO:Y[e  
  struct result_1 pN[WYM?[  
  { vh a9,5_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xsH1)  
} ; M@cFcykK  
|T|m5V'l  
template < typename T1, typename T2 > mXRkR.zu+  
  struct result_2 9lb?%UFe  
  { CVfV    
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e34>q:#5l  
} ; :0r,.)  
e=0]8l>\V  
template < typename T1, typename T2 > %y RGN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U!(.i1^n  
  { Oh! {E5!)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  gHe:o`  
} t1?aw<  
Z mJ<h&  
template < typename T > n~ *|JJ*`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQiZ6[L  
  { 8ZY]-%  
  return OpClass::execute(lt(t)); t8*Jdd^3Z/  
} UGO#o`.G}  
8gS7$ EH'  
} ; >of34C"DI  
zS%XmS\  
T?7u [D[[  
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 *BsK6iVb  
好啦,现在才真正完美了。 Ixa0;nxj  
现在在picker里面就可以这么添加了: q^aDZzx,z  
YbZbA >|  
template < typename Right > 0fOhCxtL@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]*=4>(F[  
  { 296}LW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sycAAmH<  
} yqx5_}  
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。 `;UWq{"  
 pQiC#4b  
]DNPG"  
]}v]j`9m%  
bIU.C|h@  
十. bind p [Po*c.b  
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。 hP"2X"kz&  
先来分析一下一段例子 {:1j>4m 2  
BP3Ha8/X  
 lbHgxZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dbby.%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  QHNyH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~[%CUc"  
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。 )]P(!hW.  
我们来写个简单的。 ,31 ? Aa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /s4~Ij`be  
对于函数对象类的版本: %B$ftsYXmu  
RIMSXue*Ha  
template < typename Func > yx]9rD1cz  
struct functor_trait P{o)Ir8Tt  
  { ^QS`H@+Z  
typedef typename Func::result_type result_type; l)NkTZ<]  
} ; +M-tYE 5n  
对于无参数函数的版本: `\UY5n72  
&e^;;<*w  
template < typename Ret > zZ%[SW&vC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '7?Y+R@|L  
  { Tdi^P}i_  
typedef Ret result_type; \FsA-W\X  
} ; 0/GBs~P  
对于单参数函数的版本:  @lN\.O  
\W*L9azr  
template < typename Ret, typename V1 > $*0-+h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G[k3`  
  {  V9) /  
typedef Ret result_type; @ VWED  
} ; k6b ct@7  
对于双参数函数的版本: >$D!mraih  
/yI4;:/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A6]:BuP;c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EZ<:>V-_D  
  { 'zYS:W  
typedef Ret result_type; MJGT|u8O&  
} ; _LaG%* R6  
等等。。。 91]|4k93  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WoTeIkM9  
gv`_+E{P  
template < typename Func > 9S%5 Z>  
struct func_return So 1TH%  
  { `58%&3lp  
template < typename T > Yz/Blh%V  
  struct result_1 ^\ [p6>  
  { leC!Yj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [.}qi[=n  
} ; 1$0Kvvg[  
vfkF@^D  
template < typename T1, typename T2 > 2d .$V,U<  
  struct result_2 *Ypn@YpSp  
  { " aG6u^%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (  cs  
} ; >?@5>wF  
} ; NW[K/`-CTH  
0"R>:f}  
DsMo_m/"1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JR] 2Ray  
 R0Vt_7  
template < typename Func, typename aPicker > DzpWU8j  
class binder_1 H\>{<`sD;f  
  { ^{}G4BEY  
Func fn; NTu |cX\R  
aPicker pk; 0f@+o}i=)  
public : uY5|Nmiu  
)V1xL_hx/  
template < typename T > . Vb|le(7  
  struct result_1 @ [;'b$T$  
  { 64u(X^i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G=cRdiy`C  
} ; %E_Y4Oe1  
+@rFbsyJ.  
template < typename T1, typename T2 > 5=?P 6I_$G  
  struct result_2 hQ|mow@Zmz  
  { 5k0iVpjQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 PYYG  
} ; bY P8  
oLoc jj~T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @6 "MhF  
liS'  
template < typename T > 8!2)=8|f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d ~ M;  
  { q9vND[BQ  
  return fn(pk(t)); !gkr?yhE  
} A;d@NOI#,K  
template < typename T1, typename T2 > |qX ?F`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[K&;)  
  { L/u|90) L  
  return fn(pk(t1, t2)); +ay C 0  
} LaJvPOQ  
} ; J&aN6l?  
$]|3^(y``  
gCg hWg{S  
一目了然不是么? U,U=udsi  
最后实现bind g kmof^  
UCVYO. 9"  
)xcjQkb  
template < typename Func, typename aPicker > VZqCFE3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :<aGZ\R5  
  { !}6'vq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gfggL&t(  
} w%\ nXJ  
I">">  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .!4'Y}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 25OQY.>bE  
+<\LY(o  
十一. phoenix 8[@,i|kgg0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +'m9b7+v  
z- q.8~Z  
for_each(v.begin(), v.end(), |cC3L09  
( j& 7>ph  
do_ ;!HQ!#B  
[ }Q`+hJ0  
  cout << _1 <<   " , " [x)T2sA  
] nq_$!aB_K  
.while_( -- _1), 9fX0?POG  
cout << var( " \n " ) ZRjM^ d;  
) aA?Qr&]M  
); 7u"Q1n(h/  
4S42h_9  
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: $'\kK,=  
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 3rRIrrYO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m@ <,bZkl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uRy}HLZ"  
G+=G c(J  
bg|$1ue  
template < typename Cond, typename Actor > j*QdD\)  
class do_while ZW;Ec+n_K  
  { Qy9_tvq X  
Cond cd; :0@0muo  
Actor act; _EMX x4J  
public : BZ\="N#f  
template < typename T > KOg,V_(I  
  struct result_1 o135Xh$_>'  
  { i5r<CxS  
  typedef int result_type; rTR$\ [C  
} ; \Hb!<mrp  
;I5P<7VW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -+){;,  
{EZR}N  
template < typename T > +\+j/sa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NzZ(N z5  
  { D<v< :  
  do fm Yx  
    { GpPM?  
  act(t); i?B<&'G  
  } HxK'u4I  
  while (cd(t)); ;8#6da,  
  return   0 ; GipiO5)1C  
} X#T|.mCdC  
} ; 6c+29@  
~0CNCP  
Y1lUO[F j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4j;IyQDvM  
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。 qdQ4%,E[  
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。 ?n<F?~  
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。 ot7f?tF2<J  
下面就是产生这个functor的类: to13&#o  
iAe"oXK|  
#TUm&2 +V  
template < typename Actor > @|\;#$?XW3  
class do_while_actor O4`.ohAZ  
  { =9,mt K~  
Actor act; ]+G\1SN~  
public : ]|F`;}7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Eet/l]e#a  
=0&XdxX  
template < typename Cond > H.?`90IQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4r;le5@  
} ; pKXSJ"Xo  
\ MuKS4  
#HL$`&m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0qR#o/~I  
最后,是那个do_ W+u@UJi  
+;!^aNJ,  
eAO@B  
class do_while_invoker G>^= Bm_$  
  { oG22;  
public : 5[\g87 \  
template < typename Actor > bLl ?!G.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /E/6(c  
  { &7kLSb&|;  
  return do_while_actor < Actor > (act); $ ^)g,  
} =WN8> <K!  
} do_; $o9^b Z  
:hO B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y<gRl/e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '3^_:E5y  
最后来说说怎么处理break和continue %dw0\:P?Q  
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。 8F\'? 7  
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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