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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iGlg@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 leR-oeSO  
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, EhB0w;c  
% 8u97f W  
"MM)AY*b  
HQGn[7JW  
  class filler EX@wenR  
  { |Y"nZK,  
public : y=.`:EB9b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ktF\f[  
} ; vLCyT=OB`  
,6@s N'c  
%dn!$[D@  
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: z{$2bV  
w>S;}[fM  
UZvF5Hoe+O  
vJI]ZnL{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?gYQE&M !  
*62Cf[a  
EC;R^)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [/E|n[Bx  
\D6 7J239E  
l5P!9P  
<UsFBF  
二. 战前分析 &l M=>?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Q 8| C>$n  
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 `-Y8T\  
\*yH33B9  
HD%n'@E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }IJE%  
  /* --------------------------------------------- */ x_L5NsO:  
vector < int *> vp( 10 ); ]8 vsr$E#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9 t8NK{  
/* --------------------------------------------- */ uSQlE=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8SGqDaRt  
/* --------------------------------------------- */ G'#Uzwo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); db*yA@2Lg  
  /* --------------------------------------------- */ U\y:\+e l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u0;k_6N  
/* --------------------------------------------- */ Nhf@Y}Cu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e92,@  
2y`X)  
KwAc Ga}J  
/0m0""  
看了之后,我们可以思考一些问题: aoUz_7  
1._1, _2是什么? 3kz O VZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "50 c<sZSB  
2._1 = 1是在做什么? *(g0{V  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 eL" +_lW  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3QhQpPk) ,  
k^@dDLr"  
#IvHxSo&  
三. 动工 .~ O- <P#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A'6-E{  
"UYlC0 S\  
>BWe"{;  
n:"0mWnL$y  
template < typename T > !-HJ%(5:F  
class assignment `;Od0uh  
  { :lU#Dm]  
T value; 0}mVP  
public : gT_tR_g  
assignment( const T & v) : value(v) {} h~pQ  
template < typename T2 > 6c6w w"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LK|1[y^h  
} ; #J'V,_ wH  
7TtDI=f  
B4/\=MXb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7u`:e,'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Og-v][  
oL U!x  
{%Rntb  
sa?s[  
  class holder .^xQtnq  
  { 0e +Qn&$#4  
public : laRn![[  
template < typename T > |mQC-=6t;Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qm/#kPlM  
  { H krhd   
  return assignment < T > (t); XUVBD;"f!  
} =d BK,/  
} ;  CH$K_\  
<:>[24LJ{  
"_0sW3rG  
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: NT=)</v  
)8E[xBaO  
  static holder _1; eGW h]%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3Yf~5csY  
OUhlQq\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tISb' ^T  
而不用手动写一个函数对象。 Nd He::  
5SEGV|%  
LEg ?/!LIT  
kq*IC&y  
四. 问题分析 ~^/BAc  
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。 KBDNK_7A  
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。 &})Zqc3Lqk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tmk'rOg5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9^CuSj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5mX"0a_Q  
>~O/ZDu/@  
五. 问题1:一致性 }XD=N#p@z  
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?| 0.wNa~_G|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bE!z[j]  
W0S\g#  
struct holder XnKf<|j6k  
  { [:/mjO K  
  // ky{@*fg.  
  template < typename T > *XI- nH  
T &   operator ()( const T & r) const Et'&}NjI  
  { \I7&F82e  
  return (T & )r; 4D[(X=FSU  
} !jR 1!i   
} ; p'kB1)~|  
4}t$Lf_  
这样的话assignment也必须相应改动: q}]z8 L  
iow"X6_l_  
template < typename Left, typename Right > Wb5n> *  
class assignment N97WI+`  
  { -n:;/ere7-  
Left l; g*WY kv  
Right r; w&Z.rB?  
public : ^YB3$:@$U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1QbD]"=n  
template < typename T2 > })?KpYk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /&em%/  
} ; q3D,hG_  
6RfS_  
同时,holder的operator=也需要改动: MFz6y":~  
 Cy5M0{  
template < typename T > b2^O$ l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c3)6{  
  { ^3C%&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $e%m=@ga  
} :m0 pm@  
{ 3Qlx/6<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g6H`uO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 brdY97s4  
Dc3bG@K*G  
return l(rhs) = r; @Ll^ze&HI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \98|.EG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^@$T>SB1  
|H%,>r`9S  
template < typename Tp > VO<P9g$UD  
class constant_t ~Efi|A/  
  { C}71SlN'M  
  const Tp t; % O*)'ni  
public : SpM Hq_MLM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 36d6KS 7  
template < typename T > yW;]J8 7*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lrmz'M'  
  { ,[u.5vC  
  return t; 'kekJ.wJ;  
} 8*sP  
} ; ~V/?/J$  
h@{CMe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [a k[ZXC,  
下面就可以修改holder的operator=了 m,SWG[~  
(wp?tMN5#  
template < typename T > bKQ-PM&I/t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mW#p&{  
  { `<?((l%;R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FD.L{  
} 4Z/ ]7Ie  
lmx'w  
同时也要修改assignment的operator() {WuUzq`  
u:>*~$f   
template < typename T2 > ?ehUGvV2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (y?`|=G-xT  
现在代码看起来就很一致了。 wTn"  
)C>M74Bt  
六. 问题2:链式操作 b\+9#)Up@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 41o ~5:&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \Bn$b2j!%  
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。 JjG>$z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZRYHsl{F+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2w:cdAv$  
_'P!>C!  
template < typename T > 7.B]B,]  
struct result_1 Cce{aY  
  { 74a>}+"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [4HOWM>\  
} ; /pz(s+4=  
yV5AVM o  
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: L)_L#]Yy  
sX]ru^F3  
template < typename T > Jek)`D  
struct   ref @W!cC#u  
  { D?P1\<A~  
typedef T & reference; #zKF/H|_R  
} ; -;U3$[T,J7  
template < typename T > XD|vB+j\O  
struct   ref < T &> lR3JyYY{X  
  { J,^eq@(  
typedef T & reference; 6n'XRfQp)&  
} ; vLh,dzuo  
^BQ*l5K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @Ke3kLQ_\X  
k&3'[&$I*,  
template < typename T > 'q{|p+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m>-(c=3  
  { g}'(V>(  
  return l(t) = r(t); l}mzCIw%  
} N2`u ]*"0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 J/^|Y6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3,{tGNl|  
/yL:_6c-  
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 ]}jY] l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +X7+:QQ }  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f*ZIBTb 9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <@:LONe<  
最后的布局是: \S"YLRn"  
                Add %-~T;_.  
              /   \ &B>YiA  
            Divide   5 cG I^IPI  
            /   \ P7kb*  
          _1     3 6WX+p3Kv  
似乎一切都解决了?不。 @d=4C{g%o  
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。 @@Vf"o+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。 ~<w9a]  
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: }u8D5Q<(  
GHo=)NTjy  
template < typename Right > t /CE,DQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cdfvc0  
Right & rt) const KRh95B GU  
  { IBr|A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4).>b3OhX  
} [vY? !  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x'wT%/hp  
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。 3ws}E6\D  
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。 J2adA9R/,  
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。 kQMALS@R  
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。 N5:muh \  
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? B0}f,J\  
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: *,d>(\&[f  
#35@YMF  
template < class Action > 6dq*ncNin  
class picker : public Action QGV~Y+  
  { ? $LKn2C  
public : b ZEyP W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |lhVk\X  
  // all the operator overloaded 4`#3p@-  
} ; G\:^9!nwY~  
QBiLH]qa  
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。 &r Lg/UEV-  
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: $zuemjW3p  
?Em*yc@WD  
template < typename Right > GP\Pk/E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uM<6][^`  
  { 7J@D})si  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ii9@ j1-g  
} )pA N_e"  
Q1?G7g]N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9@."Y>1G  
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。 +aWI"d--h  
uk~4R@=&H  
template < typename T >   struct picker_maker &18CCp\3)c  
  { __,1;=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1 k}U+  
} ; HrZ\=1RB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @fWmz,Ngl  
  { UR&Uwa&.  
typedef picker < T > result; c~+;P(>  
} ; Z'~yUo=  
v8xNtUxN  
下面总的结构就有了: &S"o jbb  
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。 EK6fd#J?1  
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。 :}Tw+S5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R~],5_|  
至此链式操作完美实现。 $6X CHVx  
N3Jfp3_b@  
zp2IpYQ,3  
七. 问题3 '<C I^5^  
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。 |NcfR"[c  
Y(4#b`k3  
template < typename T1, typename T2 > D{aN_0mT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ex ?)FL$4  
  { `_6!nk q8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {{?[b^  
} @,63%  
K~_[[)14b  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <|s9@;(I  
nKJJ7 R L  
template < typename T1, typename T2 > "s]c79t  
struct result_2 bX:ARe O  
  { ^< ,Np+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n(gw%w+\7  
} ; 0vs9# <&V  
q=5#t~?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ny>tJ~I  
这个差事就留给了holder自己。 4 }l,F  
    -VESe}c:nQ  
mk;l;!*T8  
template < int Order > s wdW70  
class holder; )hHkaI>eYv  
template <> (N U*PQY6  
class holder < 1 > %:/_O*~)Yg  
  { .ya^8gM  
public : hN6j5.x%  
template < typename T > a(X?N.w  
  struct result_1 p AzPi  
  {  ?6!7fs,  
  typedef T & result; (L?fYSP!  
} ; yFT)R hN  
template < typename T1, typename T2 > kne{Tp  
  struct result_2 X$zlR) Re  
  { i!jZZj-{  
  typedef T1 & result; L[d 7@  
} ; Y#_,Ig5.  
template < typename T > )~<8j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .,pGW8Js  
  { > ln%3 =  
  return (T & )r; Kc*h@#`~oL  
} v ?)-KtX|  
template < typename T1, typename T2 > )g:\N8AZK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;$G.?r  
  { M`ETH8Su=  
  return (T1 & )r1; nBGFa  
} )DsC:cP  
} ; J'O</o@e  
Z@=1-l  
template <> wj/\ !V!  
class holder < 2 > (z0S5#g ,x  
  { o[Yxh%T  
public : Da!A1|"  
template < typename T > <LDVO'I0 !  
  struct result_1 gRuNC=sR  
  { A e&t#,)  
  typedef T & result; [0D( PV(n  
} ; pq6}q($Rk  
template < typename T1, typename T2 > KDW%*%!  
  struct result_2 tm~V+t!mj  
  { 9cAb\5c|  
  typedef T2 & result; , e{kC  
} ; ]l>)Di#*o  
template < typename T > 8/f ,B:by  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^o]ZDc  
  {  KAmv7  
  return (T & )r; 1e*+k$-{  
} *M5 =PQfb  
template < typename T1, typename T2 > Y&aFAjj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |b{XnD_g  
  { pvJ@$L `'  
  return (T2 & )r2; tFL/zqgm  
} &}S#6|[i  
} ; {Q[{H'Oa  
^WP`;e  
FFl[[(`%D  
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> >。 <J@Y=#G$2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W6D|Rr.q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ow*) 1eo  
ci>+Zi6  
return l(i, j) = r(i, j); * c] :,5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D0tmNV@  
*z`_U]tP  
  return ( int & )i; h8oG5|Y  
  return ( int & )j; $ +;`[b   
最后执行i = j; @CU3V+  
可见,参数被正确的选择了。 _niXl&C  
OWFLw  
pq7G[  
q4<3 O"c1  
kJqgY|  
八. 中期总结 Qwb=N  
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: *D1 ^Se  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mc;Z#"kf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 - *!R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Tm5]M$)  
9D:p~_"g  
}<o.VY&;.  
[k.|iCD  
&,2h=H,M  
xSZgQF~  
九. 简化 ./LD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 zlZ$t{[,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 quHq?oXV,  
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: );V6YE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TU{^/-l  
  +-*/&|^等 Y  9]  
2. 返回引用。 ~U#afGH$  
  =,各种复合赋值等 AzVON#rj  
3. 返回固定类型。 kD S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >S3iP?V7  
4. 原样返回。 9S@PY_ms  
  operator, [op!:K0  
5. 返回解引用的类型。 eKNZ?!c=  
  operator*(单目) :}0y[qc3  
6. 返回地址。 NARW3\  
  operator&(单目) -! Hn,93  
7. 下表访问返回类型。 W/9dT^1y4'  
  operator[] abkl)X>k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W"+*%x  
  operator<<和operator>> "5u*C#T2$  
BpZE  
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。 [ps5;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #N_C| v/  
cq+|fg~Yy  
template < typename Left > 6Y0k}+j|>E  
struct value_return SuU,SE'TX  
  { n=l>d#}$%T  
template < typename T > .ml24SeC  
  struct result_1 %N_5p'W  
  { [ !/u,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4%1sOnl  
} ; hIu;\dfwk  
N|5J-fR&  
template < typename T1, typename T2 > H=[eO  
  struct result_2 #z_lBg. K  
  { :@{(^}N8u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JsI` #  
} ; m07= _4  
} ; yKF"\^`@  
Yo3my>N&g  
Cqy84!Z<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ms8de>A|H  
C-lv=FJEk/  
下面我们来剥离functor中的operator() ;75K:_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o<bZ.t  
`"zXf-qeE  
return l(t) op r(t) GZ,`?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~wf&78  
return op l(t) ol7%$:S  
return op l(t1, t2) TZ{';oU  
return l(t) op 0(A`Ia  
return l(t1, t2) op hu0z):>y  
return l(t)[r(t)] E|Mu1I]e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] os0fwv  
<dl:';@a-  
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: 6r{NW9y'  
单目: return f(l(t), r(t)); ;rZR9fR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OjTb2[Q  
双目: return f(l(t)); |l)SX\Qf`@  
return f(l(t1, t2)); _SdO}AiG  
下面就是f的实现,以operator/为例 HZC^Q7]hy  
~``oKiPg@  
struct meta_divide +U{8Mj  
  { ;"46H'>!  
template < typename T1, typename T2 > $Y* d ' >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N|-M|1w96  
  { n4,b?-E>(  
  return t1 / t2; LdnHz#  
} =]jc{Y%o  
} ; K8M[xaI@  
jsB%RvX  
这个工作可以让宏来做: =n .d'  
/ap3>xkt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ){^o"A?-:  
template < typename T1, typename T2 > \ ,]RMa\Q4Wg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ))m\d*  
以后可以直接用 RQhS]y@e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {7swE(N  
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 XE8>& & X  
(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。。。) T1AD(r\W5  
+*&bgGhT  
pFb }5Q  
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 j<|I@0  
-P#PyZEH&I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ahl-EVIr<  
class unary_op : public Rettype 4.Luy  
  { -{[5P!  
    Left l; R5OP=Q8  
public : r Q)?Bhf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZLm?8g6-  
nk=+6r6  
template < typename T > HZ%2WM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q(v*I&k  
      { W;%$7&+0  
      return FuncType::execute(l(t)); `o|Y5wQ@  
    } <% #Dwo}  
! R rk  
    template < typename T1, typename T2 > %S*<2F9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #o`y<1rN  
      { i2.g}pM.A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u~b;m  
    } ]mIcK  
} ; N,kPR  
,',  S  
)B"k;dLm  
同样还可以申明一个binary_op  W^dk:  
})#VO-J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TOF_m$@#  
class binary_op : public Rettype 4mHR+SZy  
  { V9KI?}q:W  
    Left l; 5PF?Eq   
Right r; 0 PdeK'7  
public : E3..$x-/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M9[52D!{  
P;~`%,+S  
template < typename T > ?X $#J'U;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l$[7 pM[  
      { lL8pIcQW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rK` x<  
    } ZVu_E.4.  
QjT$.pU d  
    template < typename T1, typename T2 > f6/<lSoW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BQWhTS7  
      { yV"k:_O{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r_R( kns  
    } J!{"^^*  
} ; GgT 5'e;N  
+lYo5\1=  
uX/K/4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JRgrg &#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -d-vzri  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~,Y xUn8@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f%,Vplb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %<dvdIB  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TEJn;D<1I,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2uSXC*Phz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c/Dk*.xy<  
下面是修改过的unary_op O$eNG$7  
\_v jc]?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a7Mn/ i.  
class unary_op "FD`1  
  { \p4>onGI  
Left l; @ra^0  
  1>yh`Bp\=  
public : zG\& ZU  
bwR$9 10b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7];AB;0"  
e:9s%|]T  
template < typename T > ^uiQZ%;  
  struct result_1 P^3`znq{  
  { $Wy(Wtrx|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %3%bRP  
} ; o:wI{?%-3  
[,bra8f[C  
template < typename T1, typename T2 > ;OMR5KAz  
  struct result_2 N4HIQ\p  
  { 6y+_x'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hr@kU x  
} ; $.+_f,tU  
kuq&8f~!  
template < typename T1, typename T2 > 2`'g 9R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~:krJ[=  
  { /nq\*)S#&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aRV .;S  
} &xWej2a!  
}AW"2<@  
template < typename T > @D[tljc^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v:F_! Q  
  { *SK`&V  
  return OpClass::execute(lt(t)); $,.XPK5Q u  
} ]Y3NmL  
11^.oa+`  
} ; H*H~~yQ  
MD):g @  
@?2ES@G+Ji  
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 )FdS;]  
好啦,现在才真正完美了。 .vnQZ*6  
现在在picker里面就可以这么添加了: Te6cw+6  
39qIoaHT  
template < typename Right > ;;|o+4Ob;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $ucDz f=o  
  { PyoIhe&ep  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H/2dVUU  
} | LX Vf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]?7q%7-e.a  
h/oC9?v  
rD;R9b"J  
n \i ~H  
pi|=3W  
十. bind S[;d\Z]~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 F$j?}  
先来分析一下一段例子 G"F)t(iX  
^ 'ws/(  
h-<Qj,L{W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "h5.^5E6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /jl/SV+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MBqw{cy  
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。 Xaw ~Hh)  
我们来写个简单的。 GU|(m~,`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H?_wsh4J  
对于函数对象类的版本: oLS/  
[gDl<6a#4  
template < typename Func > t-i\gq^  
struct functor_trait gX|We}H  
  { N mA6L+  
typedef typename Func::result_type result_type; |{ @BH  
} ; z*)kK  
对于无参数函数的版本: N(l  
$DlO<  
template < typename Ret > Q_)$Ha{>H,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r>ag( ^J\  
  { =[:pm)   
typedef Ret result_type; iv ~<me0F  
} ; :Vy*MPS5  
对于单参数函数的版本: m%cwhH_B  
FL {$9o\@  
template < typename Ret, typename V1 > ?J@P0(M#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7Ucq(,\./  
  { &Nw[J5-"k  
typedef Ret result_type; +O)Y7k{?C5  
} ; ?="?)t[  
对于双参数函数的版本: ZY|$[>X!  
4(dgunP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mpNS}n6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?_7iL?  
  { &;naaV_2T  
typedef Ret result_type; TT oW>RP#  
} ; %i.Prckrb  
等等。。。 fZp3g%u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |s,y/svp  
K: |-s4=  
template < typename Func > h])oo:u'/Q  
struct func_return {TZV^gT4  
  { DB+oCE<.#  
template < typename T > bao"iv~z  
  struct result_1 FeNNzV=  
  { qfX26<q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "QvTn=  
} ; N F,<^ u  
CiV^bYi  
template < typename T1, typename T2 > ^ib =fLu  
  struct result_2 mqtYny'  
  { iS< ^MD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F1t+D)KA>  
} ; )O2IEwPd.  
} ; #||D,[ _=+  
Jflm-Hhsf  
J |w%n5Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8O_yZ ~Z4  
Us.k,  
template < typename Func, typename aPicker > [$c"}=g[+  
class binder_1 &`,Y/Cbw  
  { @*E=O|  
Func fn; Sf*gAwnW  
aPicker pk; Q ZC\%X8j  
public : (^"2"[?a  
(((|vI3 <  
template < typename T > ]_j= { 0%  
  struct result_1 DkSs^ym  
  { ?r{hrAx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1ASoH,D/  
} ; I_ AFHrj  
gT(8.<h8  
template < typename T1, typename T2 > "|Kag|(qB  
  struct result_2 gquvVj1oT  
  { pfs]pDjS:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6a<zZO`Z6+  
} ; }>EWF E`  
l&*= .Zc7!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #q>\6} )  
Omi/sKFMi  
template < typename T > 5,4m_fBoW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H@u5&  
  { ?\)h2oi!F5  
  return fn(pk(t)); @t;726  
} &F:.OVzX  
template < typename T1, typename T2 > D&@Iuo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *<[zG7+&[  
  { , 6Jw   
  return fn(pk(t1, t2)); m\XG7uo~  
} "LSzF_mK  
} ; &po!X )  
ef)zf+o  
M%Ksyr9  
一目了然不是么? D1 $ER>  
最后实现bind 0OQ*V~>f  
|fIyq}{7  
Ni%@bU $  
template < typename Func, typename aPicker > }dHdy{$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \*Yr&Lm  
  { N!MDD?0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1/~=61msc  
} c&x1aF "B  
74a@/'WbE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oam;hmw  
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。 o(H.1ESk  
Vh>cV  
十一. phoenix rlA/eQrS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UG=]8YY!  
|2%|=   
for_each(v.begin(), v.end(), <5,|h3]-#  
( ]31=8+D  
do_ u>G9r#~`k  
[ 9zS   
  cout << _1 <<   " , " x(xi%?G  
] `R>z{-@=  
.while_( -- _1), KQvSeH>r  
cout << var( " \n " ) ~**x_ v  
) jd,i=P%  
); ~%C F3?e6  
[0hahR  
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: Lr 5{c5M  
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 <,rOsE6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,lStT+A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,i??}Wm5G  
.}v" `>x  
T1*.3_wtP  
template < typename Cond, typename Actor > k].swvIi  
class do_while D7T|K :F)  
  { E>f{j:M  
Cond cd; l)dE7$H  
Actor act; $B_%MfI  
public : gua7<z6=eh  
template < typename T > HZZZ [km  
  struct result_1  qT!lq  
  { l_yF;5|?z  
  typedef int result_type; gBi3^GxjM?  
} ; 9Li*L&B)  
=>B"j`oR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w$AR  
Eu:/U*j  
template < typename T > -4sKB>b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ux)*B}/xh  
  { M?UUT8,  
  do 'j<u0'K@  
    { ]X77?Zz9  
  act(t); N0-J=2  
  } N0Y4m_dm*  
  while (cd(t)); y.J>}[\&x  
  return   0 ; }8#Ed;%K  
} K%+4M#jj5  
} ; Mmu#hb|W  
8cG`We8l&  
]W14'Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~F@n `!c  
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。 .pQ5lK(R  
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。 cS7\,/4S  
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。 kj[box N  
下面就是产生这个functor的类: )J> dGIb  
1=C12  
2/fol TR7  
template < typename Actor > U|xHy+N  
class do_while_actor D|*w6p("z  
  { VOM@x%6#c  
Actor act;  MiIxj%,(  
public : 2Kz$y JTp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !ess.U&m'  
f"P866@oWn  
template < typename Cond > q%e'WMG~n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H~nX! sO  
} ; uJ -$i  
9N'fU),I  
T+&fUhSy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W/xPVmnV  
最后,是那个do_ S-q"'5>  
t#|R"Q#  
CvE^t#Bok  
class do_while_invoker *c[w9(fU  
  { R$hIgw+p[  
public : ~M{/cv  
template < typename Actor > L r"cO|F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ht(TYq  
  { )Bn }|6`  
  return do_while_actor < Actor > (act); k}H7bZug  
} aH?Ygzw  
} do_; bUm%#a  
`| ?<KF164  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U(y8nI]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8+}rm6Y+  
最后来说说怎么处理break和continue qX5>[qf-  
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。 cMZy~>  
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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