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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YHYB.H)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M>@R=f  
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, gQWX<  
{M/c!  
lIg2iun[n  
KU,w9<~i(  
  class filler I?>T"nV +'  
  { }eM<A$J  
public : dH|^\IQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2 -aYqMmT;  
} ; j_@3a)[NY  
,rQ)TT  
vc #oALc&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -G#k/Rz6  
X vMG09  
-P>=WZu  
RWCS u$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4iqmi<[("  
CqK#O'\  
#Hi]&)p_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z\>X[yNpA  
Aq%^>YAp  
2F @)nh  
D|j \ nQ  
二. 战前分析 g ypq`F  
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。 W'h0Zg  
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 Wx$q:$h@q  
Fx5d@WNa>  
D1~x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F*t_lN5{  
  /* --------------------------------------------- */ ([b!$o<v  
vector < int *> vp( 10 ); 'h>5&=r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 86fK= G:>  
/* --------------------------------------------- */ /1~|jmi(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,M.!z@  
/* --------------------------------------------- */ 6F.7Ws <  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r/hyW6e_  
  /* --------------------------------------------- */ aroVyUs3j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :dIQV(iW  
/* --------------------------------------------- */ ~+ s*\~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rn:zKTyhw  
V!77YFen %  
t tFY _F~S  
kEhm'  
看了之后,我们可以思考一些问题: )|y2Q  
1._1, _2是什么? D`:d'ow~KQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PuZs 5J3  
2._1 = 1是在做什么? Nv?-*&L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B$TChc3B  
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。 bk"k&.C^+  
+O$:  
_gm?FxV:  
三. 动工 *Ht*)l?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4 %)N(%u  
pq[X)]z|  
"WbVCT'i  
MziZN^(  
template < typename T > T3 9C lH  
class assignment daB l%a=  
  { ;=-j;x  
T value; ^+%tlX_+.  
public :  S2&9# 6  
assignment( const T & v) : value(v) {} yw.~trF&%  
template < typename T2 > %U5P}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q:kVCm/;  
} ; !ASoXQRz  
Yn4)Zhkk  
|ck ZyDA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~llMrl7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O}MZ-/z=o~  
Q^lQi\[  
dv'E:R(a  
J 0Hm)*  
  class holder s~LZOPN  
  { 7Aio`&^  
public : ESD<8 OR  
template < typename T > "*w)puD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =! N _^cb  
  { VFl 1 f  
  return assignment < T > (t); &nqdl+|G*  
} my ;  
} ; p@/(.uE  
`RL,ZoYuu  
j|[(*i%7|  
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: h4aygc  
ADYx.8M|9i  
  static holder _1; @7@e`b?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lf%b0na?r  
_%wK}eH+sy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jCTy:q]  
而不用手动写一个函数对象。 u0XP(d H  
xH<'GB)  
)L |tn  
L1hD}J'$4  
四. 问题分析 w"cM<Ewu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _0,"vFdj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A\".t=+7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8jy-z"jc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zmf"I[)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ybZ}  
h/I@_?k+  
五. 问题1:一致性 cMDRWh  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k)`$%[K8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 },DyU  
jg[5UTkcs  
struct holder /Q?~Q0{)es  
  { hPa n  
  // =op`fn%  
  template < typename T > [ njx7d  
T &   operator ()( const T & r) const m!<X8d[bD  
  { aXe{U}eow  
  return (T & )r; }0QN[$H!  
} RcgRaQ2^  
} ; BwC<rOU  
 bH*@,EE  
这样的话assignment也必须相应改动: kg<P t >  
1Gsw-a;a  
template < typename Left, typename Right > R N@^j  
class assignment 9C_*3?6  
  { |GtY*|  
Left l; h$70H^r  
Right r;  ]nUR;8  
public : H+a~o=/cR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R|iEvt  
template < typename T2 > *zq.C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  l{$[}<  
} ; #DFp[\)1  
A&zS'toU  
同时,holder的operator=也需要改动: pJBg?D  
/=)L_  
template < typename T > `G!M>h@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XF*.Jg]  
  { aD9q^EoEs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }D*yr3b  
} s5D:  
])w[   
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。 BT,b-= ;J-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0[T,O,y  
|3shc,7  
return l(rhs) = r; PFrfd_s{>\  
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。 m$wlflt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h Dk)Qg  
C <B<o[:H  
template < typename Tp > g(Yb^'X/  
class constant_t V'G Ju  
  { }%TPYc  
  const Tp t; M Hi8E9_O  
public : W),l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {"S6\%=  
template < typename T > vLT0ETHg6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $}GTG'*.  
  { 4J0Rv od_  
  return t; VT%:zf  
} P7.'kX9  
} ; hK|j6x f.o  
x,n,Qlb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -0C@hM,wm  
下面就可以修改holder的operator=了 HKDID[d0  
W-efv  
template < typename T > N$>^g"6 o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S! v(+|  
  { G fEX>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gh.[dF?  
} 4RSHZAJg  
o(DOQGl  
同时也要修改assignment的operator() =R*qP;#  
KD`IX-r{s  
template < typename T2 > + s- lCz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~0beuK&p  
现在代码看起来就很一致了。 Vn*tp bz  
_?OW0x4  
六. 问题2:链式操作 j@YU|-\qh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]]Cb$$Td  
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。 {}3${  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kqFP)!37  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  |y(Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RW<D<5C  
E=nIRG|g  
template < typename T > <g$~1fa  
struct result_1 17%Mw@+  
  { <0Xf9a8>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k$blEa4  
} ; qm/)ku0  
h2G$@8t}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: MN\HDKN  
3}}38A|4  
template < typename T > AE[b},-[  
struct   ref \NPmym_ 6J  
  { VK m&iidU  
typedef T & reference; ;ub;l h3  
} ; HiZ*+T.B  
template < typename T > ItNz}4o|d  
struct   ref < T &> uvkz'R=  
  { IG2r#N|C#  
typedef T & reference; eA2@Nkw~)  
} ; p{r}?a  
Hj^1or3R]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C5o#i*|  
wW>A_{Y  
template < typename T > ua3~iQj-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LBYMCY  
  { =$'6(aDH  
  return l(t) = r(t); ]_f_w 9]  
} p`olCp'  
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。 ,Vc6Gwm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NcBIg:V\c  
{$0mwAOH "  
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#*6xD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @0Ic3C[rH6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +}Dw3;W}m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }Y12  
最后的布局是: -_=nDH  
                Add ^O?/yV?4c  
              /   \ &* M!lxDN  
            Divide   5 ]C!gQq2'a  
            /   \ $*^7iT4q_t  
          _1     3 f\|w '  
似乎一切都解决了?不。 ?1~`*LE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 i1}:8Unxf  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 KLST\ Ln:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cuax;0{%  
(nQ^  
template < typename Right > ^9v4OUG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .]8ZwAs=&  
Right & rt) const n1Yp1"2b[  
  { x]}^v#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vr3Zu{&2  
} lU8l}Ndz"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *3+4[WT0]a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OIGY`   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \j$&DCv   
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。 8SMxw~9$  
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。 ik)|{%!K]H  
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? L^1NY3=$  
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: 2=*H 8'k  
Tf>bX_L?  
template < class Action > #|uCgdi  
class picker : public Action 0CHH)Bku  
  { g_;\iqxL  
public : ) ;EBz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d-oMQGOklb  
  // all the operator overloaded /T"+KU*  
} ; ld[I}88$  
z0 d.J1VW  
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。 akmkyrz'&  
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: Na<pwC  
y\/1/WjBn  
template < typename Right > Sh/08+@+L:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dn& s*  
  { !Lu2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5tl< 3g `  
} 8=!D$t\3  
l5~os>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A[B<~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )~X2 &^orW  
y#`tgJ:  
template < typename T >   struct picker_maker ~]sc^[  
  { @="Pn5<]C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |44Ploz2b  
} ; %:i7s-0w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Jx:Y-$  
  { (|2t#'m  
typedef picker < T > result; QL(n} {.%  
} ; Fw_#N6Q  
!M(xG%M-V  
下面总的结构就有了: d z|or9&  
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。 )705V|v  
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。 YqscZ(L:y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e+EQ]<M  
至此链式操作完美实现。 ;[ZEDF5H  
IW5,7.  
,CJWO bn3  
七. 问题3 KR} ?H#%  
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。 I{|O "8  
!t"4!3  
template < typename T1, typename T2 > ~g91Pr   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _;"il%l=1  
  { &$+AXzn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wLIMv3;k  
} $ Gf(38[w  
KYm0@O>;  
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: 9 ql~q  
`bq<$e  
template < typename T1, typename T2 > hPB9@ hT$  
struct result_2 h4gXvPS&r  
  { =IZT(8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lf|FWqqV  
} ; AYBns]!  
vO^m;['  
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? `7E;VL^Y1  
这个差事就留给了holder自己。 7sCG^&Y  
    qz_7%c]K[  
LE Nq_@$  
template < int Order > (TtkFo'!U  
class holder; (XTG8W sN  
template <> uo9B9"&  
class holder < 1 > I9A~Ye 5O&  
  { Y(y kng  
public : ,_ H:J.ik  
template < typename T > v4TQX<0s  
  struct result_1 ma]F7dZ5  
  {  tU5zF.%  
  typedef T & result; EU 6oQ  
} ; 2QcOR4_V  
template < typename T1, typename T2 > !qQl@j O  
  struct result_2 %A/0 '  
  { z|J_b"u4  
  typedef T1 & result; NN{?z!  
} ; >h9I M$2  
template < typename T > 9<?M8_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2 RX;Ob_  
  { nc29j_Id  
  return (T & )r; }"H,h)T  
} Wis~$"  
template < typename T1, typename T2 > k .;j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xu'&ynID  
  { Y5Bo|*b  
  return (T1 & )r1; u~:y\/Y6  
} Mj3A5;#  
} ; gs[uD5oo<  
:S83vE81WK  
template <> s c,Hq\$&  
class holder < 2 > ^)S;xb9  
  { #Vt%@* i  
public : Xl{P8L  
template < typename T > |s(FLF-  
  struct result_1 :r,pqnH_  
  { ua$GNm  
  typedef T & result; mDABH@ R  
} ; =o(5_S.u;  
template < typename T1, typename T2 > 1y@i}<9F  
  struct result_2 Fx_z6a  
  { ]3],r?-tJ  
  typedef T2 & result; GbY7_N  
} ; ~rqCN,=d  
template < typename T > wY{-BuXv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8?#/o c  
  { @su^0 9n  
  return (T & )r; KEo ,m  
} hP%M?MKC  
template < typename T1, typename T2 > njB;&N)I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E!)xj.aS$  
  { zlSNfgO  
  return (T2 & )r2; ~OYiq}g  
} +< Nn~1  
} ;  twHVv  
A7Cm5>Y_S  
)N{Pw$l_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |w~nVRb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oN~&_*FE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T9|m7  
H\"sgoJ  
return l(i, j) = r(i, j); |)th1 UH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e2TiBTbQaF  
^98~U\ar  
  return ( int & )i; 13=AW  
  return ( int & )j; ;?i W%:_,  
最后执行i = j; '3fu  
可见,参数被正确的选择了。 e{K 215  
R4cM%l_#W  
prF%.(G2)  
'@KEi%-^>  
pofie$  
八. 中期总结 UKvWJnz  
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: zL0pw'4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vv=. -&'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PB*&aYLU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %XQ(fj>  
Ka V8[|Gn,  
A]oV"`f  
AH7}/Rc  
XK@E;Rv  
.?sx&2R2  
九. 简化 KRRdXx\~  
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。 ~HsJUro  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^k">A:E2  
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: Y]2A&0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P}^W)@+3k  
  +-*/&|^等 ZKTz ,  
2. 返回引用。 xY(*.T9K  
  =,各种复合赋值等 z46~@y%k  
3. 返回固定类型。 Qe:seW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uHzU-FZ|B  
4. 原样返回。 tW}'g:s  
  operator, i2SR{e8:GF  
5. 返回解引用的类型。 #BH*Z(  
  operator*(单目) oV78Hq6  
6. 返回地址。 _ZSR.w}j/  
  operator&(单目) B>P{A7Q  
7. 下表访问返回类型。 aHK}sr,U  
  operator[] 07{)?1cod4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5vnrA'BhBU  
  operator<<和operator>> ?)d~cJ  
R%[ c;i  
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。 D_zZXbNc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QD]6C2j*  
V+9 MoT?8  
template < typename Left > A_q3KB!$=+  
struct value_return /R wjCUf  
  { j3E7zRm] \  
template < typename T > NyNXP_8  
  struct result_1 8&b,qQ~  
  { 89(Q1R ?:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sdw(R#GE  
} ; Se =`N  
WCixKYq  
template < typename T1, typename T2 > fVpMx4&F   
  struct result_2 oe-\ozJ0  
  { draN0v f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f9{Rb/l!BQ  
} ; svH !1 b  
} ; sD#.Oq4&]y  
p H2Sbs:Tk  
5VU2[ \  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v mk2{f,g  
>e$PP8&i_T  
下面我们来剥离functor中的operator() ak!G8'w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k\?Ii<m  
gc$l^`+M  
return l(t) op r(t) @|YH|/RF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [MY|T<q  
return op l(t) r mg}N  
return op l(t1, t2) H"WprHe  
return l(t) op XlR@pr6tw  
return l(t1, t2) op $1`2 kM5  
return l(t)[r(t)] $*fMR,~t&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BnasI;yWb  
3)ywX&4"L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1p=]hC  
单目: return f(l(t), r(t)); oXF.1f/h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _.8S&  
双目: return f(l(t)); +52{-a,>  
return f(l(t1, t2)); U # qK.  
下面就是f的实现,以operator/为例 j&qub_j"xX  
/ %io+94  
struct meta_divide Xc&9Glf  
  { TuaBm1S{f  
template < typename T1, typename T2 > 0LJv'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "=MeM)K  
  { |&i<bqLw:  
  return t1 / t2; 'TB2:W3  
} 8KzkB;=n  
} ; U&qZ"  
'6%2.[ o  
这个工作可以让宏来做: '}Z<h?9  
/N.U/MPL_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ab?aQ*$+  
template < typename T1, typename T2 > \ G]&qx`TBK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AFwdJte9e  
以后可以直接用 %d9uTm;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pa: |_IXA  
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 ] Zh%DQ  
(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。。。) .HABNPNg(  
DZtsy!xA  
H0vfUF53l  
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 ~*];pV]A[  
)zDCu`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nu)NqFG,  
class unary_op : public Rettype dioGAai'  
  { sc#qwQ#  
    Left l; 19%i mf  
public : 0?|<I{z2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ysnx3(+|  
J\=*#*rJ1  
template < typename T > yyTnL 2Y9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M x" \5i  
      { tw)mepwB  
      return FuncType::execute(l(t)); &s!@29DXR  
    } ]\HvKCN}  
vo{--+{ky!  
    template < typename T1, typename T2 > S~G ]~gt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t\O16O7S  
      { n|yO9:Uw<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V0a3<6@4  
    } -jm Y)(\  
} ; ~6md !o%i  
&_8 947  
{R{=+2K!|k  
同样还可以申明一个binary_op ~v6D#@%A  
w5 Li&m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > goWuw}?  
class binary_op : public Rettype ;5( UzQU  
  { % |L=l{g  
    Left l; w_VP J  
Right r; Qn2&nD%zi  
public : $3kH~3{]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <9b &<K:  
V>3X\)qu  
template < typename T > #,'kXj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )D%~` ,#pQ  
      { [()koU#w.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <(!:$  
    } ql~J8G9  
;q>ah!"k  
    template < typename T1, typename T2 > >=w)x,0yX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fI|$K )K  
      { dqcL]e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "d}Gp9+$VY  
    } `kSZX:=};  
} ; iH'p>s5L  
*qpSXmOz  
M D#jj3y  
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 I5W~g.<6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xD=csJ'(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tpx2 IE  
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。 ]eV8b*d6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?gXp*>Kg[  
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。。。 pQQH)`J|t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :rP=t ,  
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) e+=K d+:k  
下面是修改过的unary_op yWf`rF{  
o{[qZc_%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~F#j#n(=`q  
class unary_op V]?R>qhgu  
  { l Nv|M)I  
Left l; @PIp* [7oC  
  ` G kX  
public : qcRs$-J  
#p{4^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _(zG?]y0P  
$Y gue5{c  
template < typename T > hCo|HB  
  struct result_1 &9>vl*  
  { O&hTNIfi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M UwMb!Z.s  
} ; $Z>'Jp  
fTX;.M/%   
template < typename T1, typename T2 > 6E}qL8'5x  
  struct result_2 ;O #>Y  
  { oD@7 SF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IUct  
} ; OB}Ib]  
Ht&Y C<X  
template < typename T1, typename T2 > wS3'?PRX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %xt^698&X  
  { r@,2E6xn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XB5DPx  
} )WFr</z5bA  
Wn}'bqp  
template < typename T > Vf1^4 t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yz93'HDB  
  { 8Cv?Z.x5  
  return OpClass::execute(lt(t)); v(%*b,^  
} SZCze"`[  
<=C?e<Y  
} ; t.C5+^+%  
.5{ab\_af  
9-m=*|p  
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 W=4FFl[  
好啦,现在才真正完美了。 1m0c|ckb  
现在在picker里面就可以这么添加了: @9|hMo  
YKf0dh;O  
template < typename Right > <ZR9GlIr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const % %UE+u @J  
  { +x}<IS8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bi;1s'Y<D  
} r9G>jiw8  
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。 [)X\|pO&  
Eu04e N  
"@8li^  
#C@FYO f*  
)@bQu~Y  
十. bind kylVH! @l  
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。  %D "I  
先来分析一下一段例子 mpJ#:}n  
u\nh[1)a)  
hP&B t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @7n"yp*"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r" ,GC]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^K@C"j?M/  
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。 {.mngRQF  
我们来写个简单的。 -A!%*9Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [j'X;tVX{  
对于函数对象类的版本: _zMW=nypdx  
k"w"hg&e  
template < typename Func > JqiP>4Uwm^  
struct functor_trait 9'q*:&qq  
  { }RqK84K  
typedef typename Func::result_type result_type; 8)I^ t81  
} ; 5/Uy{Xt  
对于无参数函数的版本: /&94 eC  
#Mw8^FST  
template < typename Ret > i~J'%a<Qp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $E.I84UfX  
  { pyvSwD5t  
typedef Ret result_type; czd~8WgOa  
} ; 3m)y|$R  
对于单参数函数的版本: &:) Wh[  
~e@z;]CiY  
template < typename Ret, typename V1 > [cp+i^f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u.Dz~$T  
  { DR<9#RRD  
typedef Ret result_type; | %Vh`HT  
} ; @<&m|qtMsz  
对于双参数函数的版本: E^eVvP4uC@  
z' >_Mc6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n7-6- #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :6\qpex  
  { ?(i{y~  
typedef Ret result_type; b1?'gn~  
} ; JFk lUgg  
等等。。。 [u*5z.^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &KRX[2  
p= } Nn(  
template < typename Func > (JFWna0@  
struct func_return 9zy!Fq  
  { O@C@eW#  
template < typename T > 'SF<_aS(  
  struct result_1 81Z) eO#  
  { !d0kV,F:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;MdlwQ$`  
} ; w&T9;_/  
A2jUmK.&  
template < typename T1, typename T2 > v z '&%(  
  struct result_2 }S<2A7)el  
  { x+@rg];m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vnZC,J `  
} ; I(BQ34q  
} ; %/#NK1&M  
P?of<i2E  
%aVq+kC h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 68WO~*  
lp%pbx43s  
template < typename Func, typename aPicker > IKilr'  
class binder_1 Vb]=B~^`  
  { mSl.mi(JiZ  
Func fn; -fW*vE:  
aPicker pk; z/@slT  
public : ,M ^<CJ  
p]2128kqx  
template < typename T > ]Ntmy;Q   
  struct result_1 _TQj~W<  
  { )W _v:?A9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h^(* Tv-!  
} ; aNspMJ  
-ifFbT+x  
template < typename T1, typename T2 > >$/>#e~  
  struct result_2 l L@XM2"  
  { ^KT Y?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B !L{  
} ; 1JG'%8}#8  
m'=Crei  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R=2FNP  
h_,i&d@(  
template < typename T > FxWSV|Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LxSpctiNx  
  { x,pjpx  
  return fn(pk(t)); fW1CFRHH  
} Ee%%d  
template < typename T1, typename T2 > 8COGsWK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RmeD$>7  
  { :g=qz~2Xk  
  return fn(pk(t1, t2)); <7Or{:Sc90  
} `V)8 QRN(  
} ; x,@B(9No  
DGn;m\B  
Hc$O{]sq  
一目了然不是么? _P 3G  
最后实现bind +YKi,  
.*S#aq4S  
b)5uf'?-  
template < typename Func, typename aPicker > #3@rS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t[;LD_  
  { J~ zUp(>K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iDz++VNV  
} qJa H ,  
*-=(Q`3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Ag1 6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D4lG[qb  
e L^ |v  
十一. phoenix Kp~VS<3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uLL]A>vR  
Fg5kX  
for_each(v.begin(), v.end(), =_ ./~  
( c%2QZC  
do_ p{ Yv3dNl  
[ qYjce]c  
  cout << _1 <<   " , " 2~1SQ.Q<RY  
] gx8ouOh  
.while_( -- _1), ]}-7_n#cC  
cout << var( " \n " ) F|o:W75  
) P}y +G|  
); 2G67NC?+  
~Ei$nV  
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: QQ*hCyw!  
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 ug!s7fo^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ic"ybj`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?qLFaFt/  
uk< 4+x,2)  
F3v !AvA|  
template < typename Cond, typename Actor > @uqd.Q  
class do_while |mdVdD~go  
  { HZzDVCU  
Cond cd; xd q?/^E  
Actor act; \:# L)   
public : Sz)' ogl  
template < typename T > q#Z@+(^  
  struct result_1 @Q ]=\N:  
  { zUkgG61  
  typedef int result_type; 2\A$6N ;_  
} ; %Q__!D[  
q1$N>;&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t9kzw*U9  
c@!_ /0  
template < typename T > 0U(@= 7V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jiV<+T?  
  { }kw#7m54  
  do GL>O4S<`  
    { m<<+  
  act(t); A]_7}<<N  
  } |%BOZT  
  while (cd(t)); 8 `v-<J  
  return   0 ; sf:,qD=z  
} po c`q5i+  
} ; HDz5&7* .  
AmUr.ofu  
3<e=g)F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nQF(vTDN  
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。 I }a`0Y&{  
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。 XnH05LQ  
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。 ^)470K`%)  
下面就是产生这个functor的类: H9Gh>u]}  
pN, u`[  
vRYQ{:  
template < typename Actor > #JqB ;'\  
class do_while_actor Gf%~{@7=u  
  { }g@v`5  
Actor act; I:-Wy"i  
public : "syI#U{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O"+ gQXe  
bS{bkE>  
template < typename Cond > m=1N>cq '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !K#qeY}  
} ; B5`EoZ  
Qry@ s5  
f'F?MINJP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ImA @}:  
最后,是那个do_ QDZWX`qw{  
3h]g}&k  
H[T?\Lq  
class do_while_invoker 5G}?fSQ>  
  { }czrj%6  
public : I !- U'{  
template < typename Actor > TbMW|0 #w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "6A ` q\  
  { 1l9 G[o *  
  return do_while_actor < Actor > (act); BqEI(c 6  
} (xycJ`N  
} do_; ^ G]J,+  
PhLn8jNti  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xa[.3=bV?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iG $!6;w<  
最后来说说怎么处理break和continue -+-?w|}qV  
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。 )w em|:H  
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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