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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w`c0a&7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AIZW@Nq.5  
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, @gt)P4yE  
a'@-"qk  
[_y9"MMwn  
PUbaS{J7  
  class filler D9qX->p  
  { ],;D2]<s  
public : J0^{,eY<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S5i+vUI8C  
} ; BRQ"A,  
t *{,Gk  
KxO/]  
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: _9D|u<D  
:{[<g](  
ETU-]R3  
M[ x_#m|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BJ~ ivT<  
^C!mCTL1N  
_h0-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MV%Xhfk  
PC*m% ?+  
"XCU'_k=  
5a'yXB}  
二. 战前分析 C&=x3Cz  
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。 `vudS?  
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 A#<vG1  
Tdg6kkJ  
(~S<EUc$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A2Q[%A  
  /* --------------------------------------------- */ r)VLf#3B  
vector < int *> vp( 10 ); "37*A<+f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lp(Nv(S  
/* --------------------------------------------- */ j5kA^MTG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -  $%jb2  
/* --------------------------------------------- */ vCj4;P g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sp|q((z{  
  /* --------------------------------------------- */ g;8M<`qvf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); : (cb2j(C  
/* --------------------------------------------- */ My. dD'C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PNf&@  
djUihcqA`  
@|DmE!)  
u=%y  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0A.PD rM:  
1._1, _2是什么? !Q!&CG5l  
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。 V{!lk]p}a  
2._1 = 1是在做什么? =nzFd-P  
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。 ~P/]:=  
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。 {(;B5rs  
aVP5%  
EJ G2^DSS  
三. 动工 wS V@=)H\:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CJp-Y}fGEA  
6J\q`q(W(  
q3+I<qsAz  
pajy#0 U  
template < typename T > UxeL cUP  
class assignment (-\]A|  
  { `_GO=QQ  
T value; Ah (iE  
public : _%%yV  
assignment( const T & v) : value(v) {} (etUEb^}T  
template < typename T2 > .U 39nd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3w6&&R9  
} ; VG)="g[%)  
^7Lk-a7gp  
jB!W2~Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;, rnk-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ENq"mwV|  
Zi/-~')E  
@0|nq9l1  
frc{>u~t  
  class holder ]YsR E>  
  { V\AK6U@r^  
public : t!{x<9  
template < typename T > 1i3V!!r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n' ?4.tb  
  { IcFK,y%1  
  return assignment < T > (t); 4 \ F P  
} b+Vi3V  
} ; n+?-�  
Hd 0Xx}3&  
VhvTBo<cw  
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: VjB*{,  
(;UP%H>  
  static holder _1; DWrbp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4.Z(:g  
sKd)BA0`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =Z`0>R`  
而不用手动写一个函数对象。 hJ[UB  
HN68!v}C|  
G3dh M#!  
 hgO?+x  
四. 问题分析 u!Bk,}CE`  
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。 {y6C0A*  
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。 EwQae(PpA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &XQZs`41+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  F\LsI;G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x: ~d@  
l.oBcg[  
五. 问题1:一致性 W-XpJ\_  
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?| yW("G-Nm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iyj3QLqE  
j"hASBTgp  
struct holder hVUIBJ/5(-  
  { v=p0 +J>  
  // iBoEZEHjw  
  template < typename T > J3=BE2L  
T &   operator ()( const T & r) const .C= I^  
  { Qh-4vy =r  
  return (T & )r; c'0 5{C  
} e$wt&^W  
} ; !SF^a6jT  
tjxvN 4l  
这样的话assignment也必须相应改动: _z8;lt   
o56kp3b)b  
template < typename Left, typename Right > Tpzw=bC^  
class assignment YPszk5hn  
  { D|Si)_ Iz  
Left l; uyT/Xzo3  
Right r; *jF#^=  
public : O2v.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +'XhC#:  
template < typename T2 > b Us|t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S$O,] @)  
} ; Mm#[&j[Y  
@~o`#$*|  
同时,holder的operator=也需要改动: K@r*;T  
JJ5C}`(  
template < typename T > Km*<Kfcz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Of`c`-<j  
  { /s[DI;M$o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N E= w6  
} Q4wc-s4RN  
oT3Y!Y3=<  
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。 0M8.U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @!\K>G >9[  
V`k8j-*s  
return l(rhs) = r; G9RP^  
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。 9+Nw/eszO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VXIQw' Cq  
(X}@^]lpa  
template < typename Tp > 3k' .(P|F  
class constant_t HC7JMj  
  { n+oDC65[  
  const Tp t; 3ATjsOL  
public : VJ{pN~_1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vk7=7%xW  
template < typename T > B*@6xS[IL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^\wl2  
  { %j{.0 H  
  return t; J_ J+cRwq  
} %^.P~s6  
} ; HXks_ix )  
2c:f<>r0y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5I,$EGG  
下面就可以修改holder的operator=了 8#f$rs(}  
|F!F{d^p  
template < typename T > 4P kfUMX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8QF`,oXQO  
  { 2p:r`THvS5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;nB2o-%  
} 6^YJ]w  
Sz0+ <F#5  
同时也要修改assignment的operator() z\.1>/Z=  
b3U6;]|x  
template < typename T2 > C6@t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,{{SI  
现在代码看起来就很一致了。 XDLEVSly7  
TzM=LvA  
六. 问题2:链式操作 ?~F. /  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #":a6%0Q  
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。 ixw(c&gL  
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。 77We;a  
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。 G) 7)]yBL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q)iTn)Z!  
@ajM^L!O  
template < typename T > t26ij`V  
struct result_1 0Nr\2|  
  { I/s.xk_i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I@./${o  
} ; ;$!I&<)  
yJD >ny  
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: NWKi ()nA%  
{ZqQ!!b  
template < typename T > '_o@V O  
struct   ref Lq0 4T0  
  { s4t0f_vj`  
typedef T & reference; xzk}[3P{  
} ; }kPVtSQ  
template < typename T > JR1 *|u  
struct   ref < T &> 0I zZKRw  
  { PDC]wZd/  
typedef T & reference; wkikD  
} ; 7~vqf3ON4J  
B8~= RmWLl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )%mAZk-*;^  
fIyPFqf7w)  
template < typename T >  _^T}_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const % h+uD^^$  
  { D'L{wm  
  return l(t) = r(t); se,Z#H  
} &O tAAE  
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。 /DU*M,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9#@Zz4Ww  
ma]? )1<{  
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'Hd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gpAHC   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c{>|o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &=zU611,  
最后的布局是: re uYTH  
                Add 0<&M?^  
              /   \ `d*b]2  
            Divide   5 K-4tdC3  
            /   \ @^CG[:|  
          _1     3 hTTfJDF  
似乎一切都解决了?不。 oT->^4WY  
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。 =pp:j`B9(  
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。 7) 0q--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: /=ylQn3 *  
BXA]9eK  
template < typename Right > xG%*PNM0q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mP!N<K  
Right & rt) const ,}<RrUfD  
  { KjYDFrR4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JS7dsO0;  
} Gl>E[iO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Jvj=I82  
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。 h,]+>`b  
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 wFned#T  
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。 IMaYEO[  
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。 PP-kz;|  
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? \`gEu{  
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: 5_aw. s>  
.. UoyBV  
template < class Action > %MuaW(I o  
class picker : public Action " $=qGHA~  
  { (UcFNeo  
public : 4\1;A`2%0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6 [ _ fD  
  // all the operator overloaded o^PuhVu  
} ; A'~#9@l<  
8^T2^gs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5)*6V&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ky6+~>  
-yA3 RP  
template < typename Right > ;^ov~PPl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uk6g s)qxC  
  {  ~me\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `Sx.|`x8  
} b[0S=e G  
2L[l'}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xFX&9^Uk  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6KB^w0oA  
#%WCL'6B  
template < typename T >   struct picker_maker :iEAUM  
  { ]|y}\7Aa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; raF] k0{  
} ; Ge1duRGa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dq2@6xd  
  { L ]*`4 L  
typedef picker < T > result; vG3M5G  
} ; \*J.\f  
`x*/UCy\  
下面总的结构就有了: % GVN4y&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 GVZTDrC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _[%n ~6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #@q1Ko!NZ  
至此链式操作完美实现。 <b'1#Pd>0  
qzHU)Ns(_  
sy=dY@W^  
七. 问题3 lfRH`u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?#i|>MRR>  
=G*z 5 3  
template < typename T1, typename T2 > j^{b^!4~}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =t HD 4I  
  { c l9$g7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I<KCt2:X  
} ;xI0\a7  
eN4t1 $  
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: 3jS7 uU  
5E0wn'  
template < typename T1, typename T2 > _trpXkQp  
struct result_2 e]Puv)S>{8  
  { z :? :  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d#4Wj0x  
} ; +2El  
lZBv\JE  
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? ,k\/]9  
这个差事就留给了holder自己。 !;jgzi?z  
    l*qk1H"g  
shD+eHo$  
template < int Order > Z|}H^0~7S  
class holder; SbCJ|z#?  
template <> j+ I*Xw  
class holder < 1 > qA04Vc[2  
  { $.;iu2iyo  
public : |MVV +.X  
template < typename T > GG*BN<(>!  
  struct result_1 fs7~NY  
  { DVbYShB  
  typedef T & result; k~& o  
} ; eXc[3ceUr  
template < typename T1, typename T2 > M`(;>Kp7  
  struct result_2 ~6] )*y  
  { mqubXS;J|P  
  typedef T1 & result; s* @QT8%  
} ; i:;$oT  
template < typename T > ]bf'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FX cc1X/  
  { 6<#Slw[  
  return (T & )r; *u58l(&`8  
} 2lF WW(  
template < typename T1, typename T2 > Q:kwQg:~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8 qn{  
  { n<=y"*  
  return (T1 & )r1; C-_(13S  
} W31LNysH!;  
} ; ^kc>m$HY  
JATS6-Lz`  
template <> 6Q?BwD+>  
class holder < 2 > C+DG+_%V*S  
  { SlR7h$r'  
public : QziN]  
template < typename T > O}e|P~W  
  struct result_1 u<$S>  
  { 8moUK3w  
  typedef T & result; dBsRm{aS  
} ; 2*N&q|ED  
template < typename T1, typename T2 > <Sz>ZIISd  
  struct result_2 ]r"31.w(  
  { u}Lc|_ea`  
  typedef T2 & result; 0~Um^q*'3  
} ; B?$S~5  }  
template < typename T > ,w,ENU0~f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oH!$eAU?  
  { f+Pg1Q0zI  
  return (T & )r; +8MW$ m$  
} VaOpO8y`  
template < typename T1, typename T2 > SH .9!lQv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y{+zg9L*  
  { A@9U;8k  
  return (T2 & )r2; LsuAOB 8  
} }|w=7^1z  
} ; $q4XcIX 7  
\] tq7  
SS l8  
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> >。 s :-8 Z\,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n's2/9x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }CB=c]p  
=NVZ$KOZ  
return l(i, j) = r(i, j); ?^+#pcX]t|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Xq=!"E  
WLg6-@kxXs  
  return ( int & )i; jKY Aid{-  
  return ( int & )j; |G`4"``]k  
最后执行i = j; f;@ b a[  
可见,参数被正确的选择了。 .FfwY 'V  
N7RG5?  
8GF[)z&|P:  
[[Jv)?jm  
EOd.Tyb!/  
八. 中期总结 rw}5nv  
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: bc0)'a\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rR),~ @]sL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }J'5EAp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nzQYn  
o{S}e!Vb  
}`+^|1  
} K+Q9<~u  
886 ('  
H3UX{|[  
九. 简化 `JY>v io  
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。 cpr{b8Xb8&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R:pBbA7E  
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: E7Gi6w~\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~u~[E  
  +-*/&|^等 \>aa8LOe  
2. 返回引用。  "df13U"  
  =,各种复合赋值等 T}b( M*E  
3. 返回固定类型。 O3<Y_I^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e GqvnNv  
4. 原样返回。 $Z(g=nS>  
  operator, , $D&WH  
5. 返回解引用的类型。 j]ln :?\  
  operator*(单目) yp^[]Mz=  
6. 返回地址。 2EqsfU* I  
  operator&(单目) {'=Nb 5F  
7. 下表访问返回类型。 5 vu_D^Q  
  operator[] \^;|S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b*6c. o  
  operator<<和operator>> %x'bo>h@  
Ls$g-k%c@Q  
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。 #0YzPMV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qqz,~EhC  
_]?Dt%MkD  
template < typename Left > KHc/x8^9  
struct value_return TW-zh~|F  
  { tsSS31cv  
template < typename T > :)+@qxTy  
  struct result_1 QE{;M  
  { BhE~k?$9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r3BDq  
} ; [WO%rO^p  
$jm>tW&;  
template < typename T1, typename T2 > d6d(? "  
  struct result_2 qqom$H<  
  { Vf,~MG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G &rYz  
} ; + k(3+b$S-  
} ; q:~`7I  
EB3o8  
meM.?kk(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !MF"e|W  
lA Ck$E  
下面我们来剥离functor中的operator() .^`a6>EQ)|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <*(UvOQuX  
7p>-oR"  
return l(t) op r(t) sh)) [V"8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @IyH(J],h  
return op l(t) I ;11j  
return op l(t1, t2) 6t mNfI34  
return l(t) op 4pTu P /  
return l(t1, t2) op "JUQ)> !?  
return l(t)[r(t)] o YI=p3l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WJh;p: q[  
#NQz&4W  
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: fF-\TW  
单目: return f(l(t), r(t)); }$k`[ivBx(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b=QGbFf  
双目: return f(l(t)); [TfV2j* e  
return f(l(t1, t2)); vhquHy.qi#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?D^,K`wY=B  
>~wk  
struct meta_divide V8U`%/`N  
  { 1PTu3o&3  
template < typename T1, typename T2 > \F+o=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y[5P<:&s  
  { D15u1A  
  return t1 / t2; N5an9r&z(1  
} NUNn[c  
} ; .]ZuG  
JQh s=Xg  
这个工作可以让宏来做: IOSoc 7+"  
W0T i ^@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 674oL,  
template < typename T1, typename T2 > \ 3w:Z4]J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q~dg   
以后可以直接用 &'ETx"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I/b8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \^(vlcy  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^Er`{|o6u  
8OtUY}R  
P$qkb|D,  
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 #`L}.  
]%Yis=v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '>mb@m  
class unary_op : public Rettype HXV73rDA  
  { |{LaZXU&  
    Left l; wukos5  
public : )~mc1 U`b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <^'+ ]?  
xv%USm  
template < typename T > GGL4<P7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hi" n GH  
      { #!&R7/ KdD  
      return FuncType::execute(l(t)); ee0>B86tE  
    } p}zk&`  
Tocdh.H|  
    template < typename T1, typename T2 > m'"VuH?^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vG_v89t!ex  
      { qVe6RpS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]9< 9F ?  
    } 4-rI4A<  
} ; fQ_8{=<-&X  
_ N f[HP  
V;]VwsZ"  
同样还可以申明一个binary_op PZg]zz=V4  
_7"W\gn:9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & O\!!1%  
class binary_op : public Rettype SVWSO  
  { !3 Z|!JY  
    Left l; >37}JUG  
Right r; C{,] 1X6g  
public : 5 ^J8<s@_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bK;a V&  
{!Z_&i5  
template < typename T > UMW^0>Z!v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xWb?i6)z&  
      { il%tu<E#J~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Or) c*.|\  
    } Xt*%"7yTp  
9,>Y  
    template < typename T1, typename T2 > 6U9Fa=%>}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xQ 3u  
      { w/W?/1P>q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L=!kDU  
    } [ \n.[4gq"  
} ; k#NMD4(%O  
<G?85*Nv_  
QjN3j*@  
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 'wV26Dm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PH!B /D5G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vUx$[/<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 jV&W[xKa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (`/i1#nR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Jd6Q9~z#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B_jI!i{N%o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vbh#[,lh  
下面是修改过的unary_op F ) ~pw  
]JuB6o_L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >M85xjXP  
class unary_op '6J$X-  
  { ,8 ?*U]}  
Left l; 3zF7V:XH  
  N ] /d  
public : ,.MG&O  
R:x04!}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "fd=(& M*l  
[N+ruc?)  
template < typename T > t1s@Ub5);I  
  struct result_1 urjp&L&  
  { vGp@YABM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <{Wa[1D  
} ; $:Z xb  
d}J#wT  
template < typename T1, typename T2 > [/j-d  
  struct result_2 i.,B 0s] Z  
  { 481u1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X]%4QIeS  
} ; SYLkC [0 k  
G=Bj1ss.  
template < typename T1, typename T2 > S]@iS[|?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1h(k<-  
  { B%;+8]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <WkLwP3^  
} ,W;8!n0  
iAhRlQ{Qu  
template < typename T > aKcV39brr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KJZY.7  
  { #2,L)E\G8e  
  return OpClass::execute(lt(t)); J3^Ir [  
} &_gmQ;%t:  
{a%cU[q  
} ; ||NCVGJG  
lph_cY3p  
w` :KexD+  
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 @Q5^Q'!  
好啦,现在才真正完美了。 cn{l %6K  
现在在picker里面就可以这么添加了: l).Ijl}AH;  
).b+S>k  
template < typename Right > LnIJ wD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I !~Omr@P  
  { cH ?]uu(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ypVr"fWB  
} =z.AQe+   
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。 "5bk82."  
$R4\jIew V  
H8U*oLlc  
>48Y-w  
cMAfW3j: ;  
十. bind p%'((!a2  
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。 c8MNo'h  
先来分析一下一段例子 ~46ed3eGzi  
6 h):o  
Rwk|cqr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6!N&,I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /8R1$7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S/aPYrk>6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i"@?eq#h  
我们来写个简单的。 %yVZ|d*Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zwS'AN'A  
对于函数对象类的版本: u@Lu.t!],  
m? hX=  
template < typename Func > .>e~J+oL  
struct functor_trait ;MD{p1w  
  { j!/(9*\  
typedef typename Func::result_type result_type; ~x+w@4)a>  
} ; va.wdk g  
对于无参数函数的版本: W` V  
oR }  
template < typename Ret > wv$=0zF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R<)uvW_@  
  { >v{m^|QqB  
typedef Ret result_type; OZ&aTm :  
} ; 60Z)AQs;+J  
对于单参数函数的版本: HT'dft #  
$- L)>"  
template < typename Ret, typename V1 >  W~4|Z=f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &!=3Fbn  
  { !p2&$s"N.  
typedef Ret result_type; LO229`ARr|  
} ; +}n]A^&I\E  
对于双参数函数的版本: P\R3/g  
]_h"2|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aw`mB,5U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q b'ka+X  
  { K67x.PZ  
typedef Ret result_type; Q. >"@c[  
} ; UcZ3v]$I  
等等。。。 L2N/DB'{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yr!3mU-Uvt  
LX8vVj8K  
template < typename Func > AjpQb ~\  
struct func_return {`:!=  
  { lL?;?V~  
template < typename T > ,SBL~JJ  
  struct result_1 C5m*pGImG  
  { ,[x'S>N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CA3.fu3(p  
} ; q+z,{K  
k~H-:@  
template < typename T1, typename T2 > +VJl#sc/;  
  struct result_2 NXV%j},>  
  { X,p&S^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0-@waK  
} ; vi'K|[!?  
} ; _L"rygit  
umi#Se3&  
OIN]u{S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N%0Z> G  
]fR 3f  
template < typename Func, typename aPicker > -n6C~Yx  
class binder_1 :Qf^@TS}O  
  { d{0>R{uac  
Func fn; |(wx6H:  
aPicker pk; &Z9b&P  
public : sh0O~%]g  
9Y7 tI3  
template < typename T > pgI@[zp7  
  struct result_1 7JujU.&{6  
  { !a0HF p$9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i22R3&C  
} ; mCg5-E~;  
HG Pbx$!  
template < typename T1, typename T2 >  X'0A"9  
  struct result_2 /GEqU^ B  
  { 7UMsKE-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p{.EFa>H  
} ; 1aSuRa  
rt"\\sOlMB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *G=n${'  
.[~E}O  
template < typename T > E;%{hAD{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9!o:)99U  
  { m(9E{;   
  return fn(pk(t)); _wm"v19  
} '*K/K],S]  
template < typename T1, typename T2 >  Wkf)4!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !]W6i]p  
  { :V`q;g  
  return fn(pk(t1, t2)); wZ29/{,  
} B~z& "`  
} ; n`CmbM@@  
5Pn$@3  
t@b';Cuv  
一目了然不是么? d!,V"*S  
最后实现bind )5bhyzSZI  
cD7q;|+  
<TDgv%eg0  
template < typename Func, typename aPicker > IA''-+9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6=FF*"-6E  
  { 1#XMUbFc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); he 9qWL&^G  
} 9Lv`3J^~  
m/CA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *pj&^W?  
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。 S__+S7]Nr  
N9_9{M{  
十一. phoenix %WdAI,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `}s)0 /}6  
r*y4Vx7  
for_each(v.begin(), v.end(), ~G ,n>  
( c!E+&5|n  
do_ V&[|%jm&   
[ J/WPffqD  
  cout << _1 <<   " , " *S`& X Pj  
] !=Cd1 $<  
.while_( -- _1), k(!#^Mlz[  
cout << var( " \n " ) {'EQ%H $q  
) {-tCLkE 3  
); H"].G^V\6  
]#KZ W)M  
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: OlQ7Yi>  
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 D<C ZhYJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7l%O:M(\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Cz8=G;\  
u0Irf"Ab  
h{qB\aK  
template < typename Cond, typename Actor > e\tcP  
class do_while H~Hh $-z  
  { <Hig,(=`.  
Cond cd; ESL(Mf'  
Actor act; ]FL=E3U  
public : eBlVb*nmq  
template < typename T > hZU @35~BN  
  struct result_1 +'x|VPY.PG  
  { ,FlF.pt  
  typedef int result_type; R6ca;  
} ; Vd1.g{yPV  
v=RQ"iv8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uF/l,[0v  
uwU;glT  
template < typename T > $i7iv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y?zNxk/p  
  { L*"Q5NzB]  
  do ^~E?7{BL  
    { t n>$5}^;  
  act(t); 6p=AzojoB  
  } 2zZ" }Zr#  
  while (cd(t)); QI0d:7!W1  
  return   0 ; 0sD"Hu  
} 8*k#T\  
} ; 7`9J.L&,;  
j,?>Q4G  
/r^J8B*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )S]4 Kt_  
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。 7j8nDX<  
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。 4 Z.G  
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。 vc0'x4  
下面就是产生这个functor的类: 7 ^>UUdk(  
&-mPj82R  
{9S=:  
template < typename Actor > wi-O}*O   
class do_while_actor |gxT-ZM  
  { N|WZk2 "  
Actor act; kC"lO'  
public : @8a1a3_F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EZlcpCS  
Yx>y(Whu.  
template < typename Cond > i"V2=jTeBv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $iu{u|VSu  
} ; cOkjeHs 5  
3\j{*f$J  
wDJbax?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0.7* 2s-  
最后,是那个do_ "^_9t'0  
Vj(}'h-c\  
f_y+B]?'M  
class do_while_invoker @62QDlt;  
  { MY1s  
public : a7KP_[_(  
template < typename Actor > mMo<C_~w&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z:7X=t =  
  { RKB--$ibj  
  return do_while_actor < Actor > (act); }A)>sQ  
} QbA+\  
} do_; O {u^&V]  
7v\K,P8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OT/*|Pn9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BIyNiol$AJ  
最后来说说怎么处理break和continue :j2G0vHIl(  
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。 4|i.b?"  
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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