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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @<PL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZRHTvxf  
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, >r*Zm2($MR  
s=nds"J  
c1 <g!Q&E  
7/1S5yUr|  
  class filler ?~K2&eo  
  { P:=AD W c  
public : fr?eOigbl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'I~dJEW7  
} ; %qQ(@TG  
5R Hs  
Gs6 #aL}]R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: r%#qbsN  
~4^e a  
S'O0'5U@  
JU@$(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); + ND9###  
/LD*8 a  
<D^x6{}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cm3Y!p{p"  
'SieZIm)  
&zp5do;m  
3u^TJt)  
二. 战前分析 op*+fJHD  
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。 }';&0p2Z  
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 ^ \?9W  
-^5R51  
E)P1`X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uM}O8N  
  /* --------------------------------------------- */ H6O\U2+  
vector < int *> vp( 10 ); g)9/z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -0`hJ_(  
/* --------------------------------------------- */ #J!? :(m:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O>GP>U?]  
/* --------------------------------------------- */ ;Ki1nq5c#s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w}0Qy  
  /* --------------------------------------------- */ q{ hq.KZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Cg Sdyg@  
/* --------------------------------------------- */ |-fx 0y   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f h^_=R(/  
6bGD8 ;  
%awS*  
l)8V:MK  
看了之后,我们可以思考一些问题: -?RQ%Ue  
1._1, _2是什么? s]iOC6v  
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。 @_Zx'mTI  
2._1 = 1是在做什么? ,ln uu  
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。 yFt7fdl2  
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。 DX"; v J  
zEW:Xe)  
K*9b `%  
三. 动工 =;H'~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n@Ag`}  
CnH R&`  
o FLrSmY)E  
Z|c9%.,  
template < typename T > Lvq]SzOw  
class assignment [ q&J"dt  
  { q,DX{:  
T value; Ic K=E ]p  
public : LXLDu2/@  
assignment( const T & v) : value(v) {} u-_$?'l;~  
template < typename T2 > 7gwZ9Fob  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IdxToMr  
} ; 4AYc 8Z#'  
b-?o?}*  
Z?.*.<"Sj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~@D%qbN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6bcrPf}  
PHvjsA%"   
/09=Tyy/\  
/ aG>we  
  class holder `5Btg. &  
  { (w eokP!  
public : F9\Ot^~  
template < typename T > GZEonCk[&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X{}#hyYk"  
  { 4E>(Y98  
  return assignment < T > (t); _,FoXf7  
} }i&dZTBGW  
} ; dSVu_*y  
a*j <TR  
j9}0jC2Tb  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: wsrx|n[]  
V|\A?   
  static holder _1; dV{Hn {(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DA$Q-  
1H =wl =K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e@=[+iJc  
而不用手动写一个函数对象。 2g6_qsqi  
//lZmyP?  
IWqxT?*  
41o!2(e$  
四. 问题分析 "t:.mA<v  
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。 fVUBCu  
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。 51qIo4$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^-GX&ODa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t`T\d\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "g%:#'5  
cqY.^f.  
五. 问题1:一致性 xm|4\H&Bg  
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?| yH%+cmp7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N&APqT  
{(}w4.!  
struct holder ~'J =!Xy  
  { LGROEn<*d  
  // i?>> 9f@F  
  template < typename T > CQ.4,S}6'  
T &   operator ()( const T & r) const Kxc$wN<  
  { O2]r]9sh*  
  return (T & )r; 8TZA T%4  
} 9c{%m4  
} ; `A'I/Hf5  
K#UA M .  
这样的话assignment也必须相应改动: -`dxx)x  
urXb!e{l  
template < typename Left, typename Right > 3>9dJx4I  
class assignment #IaBl?}r^  
  { ~,!hE&LE~  
Left l; _8li4;F  
Right r; Mc7<[a  
public : |M<.O~|D6}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *{dD'9Bg  
template < typename T2 > d50IAa^p6J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M.:@<S  
} ; x_y>j)  
l8xd73D)8  
同时,holder的operator=也需要改动: +< \cd9  
Da8$Is;n  
template < typename T > @@/'b '  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9`C iE  
  { $qtU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |369@un6  
} [wio/wc  
jaO#><f  
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。 2x`xyR_Q.R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rhv".epz  
j+13H+dN  
return l(rhs) = r; c+b:K  
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。 ( X 'FQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B`Or#G3ph  
lv\F+?]a  
template < typename Tp > +?j?|G  
class constant_t E8iadf49  
  { %<=vbL9  
  const Tp t; 9(^X2L&Z  
public : DtF![0w/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =o{: -EKQF  
template < typename T > 0(9I\j5`TT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e(n2+S#N  
  { RM^?&PM85  
  return t; or!D  
} Nx4DC  
} ; c ;21i;&,9  
8 g# Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v[, v{5b  
下面就可以修改holder的operator=了 @8M'<tr<z  
tLXn?aNY  
template < typename T > F@_Egi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S0.- >"L  
  { 1RI#kti-"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (ciGLfNG  
} K^,&ub.L)  
yA !3XUi  
同时也要修改assignment的operator() n^JUZ8  
f^6&Fb>  
template < typename T2 >  g`)/x\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } igRDt{}  
现在代码看起来就很一致了。 ^i`3cCFB<  
E2qB:  
六. 问题2:链式操作 lk*0c {_L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {m+S{dWp  
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。 kKxL04  
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。 %|`:5s-T%  
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。 $dx1[ V+_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )WP]{ W)r  
>uyeI&z  
template < typename T > <nOuyGIZ  
struct result_1 r?"}@MRW  
  { $LxG>db  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GFQG(7G9  
} ; n~"g'Y  
 EbBv}9g  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xS H6n  
nj~$%vmA  
template < typename T > pu2wEQ  
struct   ref {hs2?#p  
  { , `[Z`SUk`  
typedef T & reference; Ypn%[sSOp  
} ; >tmnj/=&   
template < typename T > c6?c>*z  
struct   ref < T &> F;d%@E_Bc  
  { .`p<hA)%[C  
typedef T & reference; YoV^xl6g  
} ; 7 zJrT5   
e-%7F]e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Xfd1    
xI`Uk8-8  
template < typename T > rnMG0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %S >xSqX  
  { _ bXVg3oDt  
  return l(t) = r(t); ,yHzo  
} pjX%LsX\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u n?j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &# vk4C_8m  
DJ1XN pm  
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 b[{m>Fa+o#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DqurHQ z)m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ad}-I%Ie  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YZ"+c&V"  
最后的布局是: 8CP9DS  
                Add g)Vq5en*   
              /   \ "%.|n|  
            Divide   5 =RW* %8C  
            /   \ z`86-Ov  
          _1     3 X \b}jo^96  
似乎一切都解决了?不。 a<57(Sf  
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。 @MN}^umx`  
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。 ;uM34^  
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: ,-cpsN  
u=d`j  
template < typename Right > vCy.CN$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XJ f+Eh  
Right & rt) const RMS.1:O  
  { M&|sR+$^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S4l)TtY  
} dJdD"xj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D_l/Gxdpr  
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。 LCo1{wi  
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。 Ht`<XbQ>  
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。 7.7Cluh5,  
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。 ['51FulDR  
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? $?]@_=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: F9m2C'U  
')AByD}Hi]  
template < class Action > _%A/ )  
class picker : public Action '\ph`Run  
  { l1-4n*fU  
public : -vv   
picker( const Action & act) : Action(act) {} ".~Mm F  
  // all the operator overloaded 5z9r S<  
} ; im_w+h%^  
^Ei*M0fF  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~I8v5 H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cwH,l$  
,X9hl J  
template < typename Right > th.M.jas  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k1^V?O  
  { R7E]*:0}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XsAY4WTS  
} f0-RhR  
&q ," !:L]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >QYh}Z- /%  
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。 ;el]LnV!O  
5S&aI{;9<  
template < typename T >   struct picker_maker Bl kSWW/  
  { .K $p`WQ{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w"fCI 13  
} ; +}Kk2Kg8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E0sbU<11  
  { "_ nX5J9  
typedef picker < T > result; pj!k|F9  
} ; W@:^aH  
]h #WkcXQ  
下面总的结构就有了: oS[W*\7'!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [TRGIGtq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pd=7^"[};  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N; rXl8  
至此链式操作完美实现。 b*lKT]D,  
C$KaT3I  
N+*(Y5TU  
七. 问题3 G[|3^O>P  
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。 !d:tIu{)  
I?f"<5[0  
template < typename T1, typename T2 > TZ^{pvBy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (P2[5d|  
  { NJ >I%u*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D"`%|`O  
} {@Blj3;w}  
X }m7@r@  
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^E8+=|  
}R`8h&J  
template < typename T1, typename T2 > zXj>K3M  
struct result_2 =L:[cIRrT;  
  { <2n'}&F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wl,%&H2S<  
} ; I 'x$,s  
Q<z)q<e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? * zd.  
这个差事就留给了holder自己。 a^@+%?X  
    r`?&m3IOP  
b0y-H/d/}  
template < int Order > I|$'Q$m~  
class holder; WEno+Z~=1'  
template <> %0NLRfp  
class holder < 1 > ;])I>BT[  
  { dz8-):  
public : Bfbl#ZkyL  
template < typename T > jIKBgsiF/  
  struct result_1 P1dN32H o  
  { !?yxh/>lM  
  typedef T & result; ^%-NPo<  
} ; G=vN;e_$_b  
template < typename T1, typename T2 > g<M0|eX@~  
  struct result_2 eT;AAGql  
  { ?(]a*~rx  
  typedef T1 & result; l#b:^3  
} ; 4+)Z k$E  
template < typename T > 7 2`/d`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ymHKcQ  
  { J=b*  
  return (T & )r; rU],J!LF  
} ZQ@3P7T  
template < typename T1, typename T2 > O\%j56Bf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [`q.A`Fd  
  { bSQ_"  
  return (T1 & )r1; X)I/%{  
} "K 8nxnq  
} ; _\p`4-.V  
/#29Y^Z)=  
template <> wtlB  
class holder < 2 > [70Y,,w  
  { wbBE@RU>!  
public : X z8$Xz,O  
template < typename T > <|otZJ'2r  
  struct result_1 ! &y  
  { JAN|aCzD  
  typedef T & result; ,Ie<'>hd  
} ; eDuX"/kHA  
template < typename T1, typename T2 > Bhj:9%`  
  struct result_2 &.hoC Po$  
  { S 9WawI  
  typedef T2 & result; Lg8 ]dBXu  
} ; D4d]3|/T  
template < typename T > d"Bo8`_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~M*7N@D  
  { T)`gm{T  
  return (T & )r; #uB[&GG}W  
} Yi[4DfA  
template < typename T1, typename T2 > .a {QA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X+@s]  
  { =<Hy"4+?.  
  return (T2 & )r2; ZHz^S)o\[s  
} B .El a  
} ; FZeP<Ban  
U8E0~[y'  
%z=`JhE"Q  
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> >。 jn~!V!+ +  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c$/<l5Uw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P7'M],!9w  
'\@WN]  
return l(i, j) = r(i, j); hUBF/4s\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q Qi@>v|d  
V w7WK  
  return ( int & )i; O /vWd "  
  return ( int & )j; %,XI]+d  
最后执行i = j; ^+EMZFjg(  
可见,参数被正确的选择了。 g2A"1w<-AH  
n7@j}Q(&?  
ad9EG#mD#  
Mg+4huT  
)x)gHY8;  
八. 中期总结 % ^e@`0L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3<+z46`?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a`s/qi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KA?v.s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G<|:605  
ssPI$IRg!  
&h\7^=s.  
QOd!]*W`?m  
'g2vX&=$A  
s_TD4~ $  
九. 简化 XYMxG:  
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。 FQ1arUOFW,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C]M7GHe1q  
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: &"xQ~05  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o7J{+V  
  +-*/&|^等 E_]k>bf\  
2. 返回引用。 Xh`"  
  =,各种复合赋值等 loLKm]yV  
3. 返回固定类型。 sx:Hv1d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uQWp+}>ZJy  
4. 原样返回。 4AuH1m)<  
  operator, O hi D  
5. 返回解引用的类型。 RU7!U mf  
  operator*(单目) i]dz}=j'  
6. 返回地址。 IEc>.J|T&  
  operator&(单目) BK*z 4m  
7. 下表访问返回类型。 moaodmt]x  
  operator[] V +.Q0$~F5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p+vh[+yp  
  operator<<和operator>> C>NQ-w^  
q1jN]H  
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。 ZRPE-l_3:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: my4\mi6P  
S{- f $Q*  
template < typename Left > G@B*E%$9  
struct value_return svqvG7  
  { Vli3>K&  
template < typename T > y)tYSTJK  
  struct result_1 I.-v?1>,  
  { UTvs |[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !D7"=G}HD  
} ; $M39 #a  
:,47rN,qa  
template < typename T1, typename T2 > Hk~k@Wft  
  struct result_2 aTG[=)x L  
  { VcrVaBw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?|lIXz  
} ; %6Rn4J^^  
} ; `/0u{[  
W-ez[raY  
_Ds@lVY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >IBTBh_ka  
5y040 N-  
下面我们来剥离functor中的operator() b9DR%hO:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GY9y9HNZ  
KXq_K:r?  
return l(t) op r(t) i+1Qf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .> wFztK  
return op l(t) +v!v[qn  
return op l(t1, t2) Hsgy'X%om  
return l(t) op TOrMXcn!/  
return l(t1, t2) op 0d";Hh:  
return l(t)[r(t)] e62y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _; 7fraqX  
|_, /u_  
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: 0 7\02f  
单目: return f(l(t), r(t)); ><K!~pst}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i%MA"I\9  
双目: return f(l(t)); `zY!`G  
return f(l(t1, t2)); DRp&IP<  
下面就是f的实现,以operator/为例 F3Ap1-%z  
OT;cfkf7  
struct meta_divide -zTEL (r  
  { BJgDo  
template < typename T1, typename T2 > $o"g73`3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SOs,)  
  { rd">JEK;;  
  return t1 / t2; rw]yKH  
} XGhwrI^  
} ; xHe^"LL  
 VGB-h'  
这个工作可以让宏来做: VKNp,Lf  
`R0Y+#$8h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vtZ?X';wh  
template < typename T1, typename T2 > \ @701S(0 '7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {"jd_b&  
以后可以直接用 gApz:K[l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _YLUS$Zw  
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 !*_K.1'  
(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。。。) YmgCl!r@  
;iQp7aW{$  
5 < GDW=  
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 *i@T!O(1)M  
ED/FlL{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y1#O%=g  
class unary_op : public Rettype \lW_f{X)  
  { 79wLT \&  
    Left l; B=dseeG[To  
public : as#J qE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {+Sq<J_`M  
t!0dJud  
template < typename T > tt{`\1q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Bf(r  
      { Ka.Nr@Rq*~  
      return FuncType::execute(l(t)); a,cC!   
    } ~&KX-AC@  
'?8Tx&}U8  
    template < typename T1, typename T2 > # 66e@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >XnO&hW  
      { Um\0i;7 ~4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8U=A{{0p  
    } o:9$UV[  
} ; r )8z#W>s  
"xn|zB  
LABNj{=D!  
同样还可以申明一个binary_op :Y^I]`lR"  
I="oxf#q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PQ3h\CL1n  
class binary_op : public Rettype 1eD.:_t4  
  { :<%vE!$  
    Left l; @)b^^Fp  
Right r; ;(S|cm'>}  
public : fGTOIi@#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HY*\ k#  
V7@ { D  
template < typename T > bE4HDq34  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) Fx ?%  
      { 3e 73l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uy9!qk  
    } ]Uh 1l.O  
="dDA/,$VS  
    template < typename T1, typename T2 > {(Fe7,.S3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t !~ S9c  
      { + Kk@Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u|OtKq  
    } :1MM a6  
} ; hDvpOIUL1  
Gkmsaf>  
"lrA%~3%[P  
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 N,|r1u9X#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A?,A( -0C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $:;%bjSI  
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。 l[*sHi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rN#\AN  
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。。。 a:}E& ,&M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?wCs&tM  
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) |[LE9Lq/  
下面是修改过的unary_op jyQVSQ s  
K(OaW)j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y 1y E  
class unary_op l#xw.2bo  
  { Xm@aYNV  
Left l; }N]!0Ka  
  g_M ^E-3  
public : LM6]kll  
eXG57<t ON  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pBU]=[M0  
kFLT!k  
template < typename T > k{-`]qiK  
  struct result_1 $ eX*  
  { s5A gsMq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iC*U$+JG  
} ; O^NP0E  
=fWdk\Wv  
template < typename T1, typename T2 > vi|Zit  
  struct result_2 |_nC6 ;  
  { +nQ!4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <T4(H[9B  
} ; a.,i.2  
G=cNzr9  
template < typename T1, typename T2 > 1R^4C8*B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ef$b?wg  
  { RH~sbnZ)F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b{pg!/N4  
} Hg whe=P  
jb3.W  
template < typename T > Spo +@G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L|J~9FM  
  { 9wMEvX70  
  return OpClass::execute(lt(t)); a( |xw  
} MA6P"?  
9U'[88  
} ; ,LZ(^ u  
5~U:@Tp  
xlw 2g<s  
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 p8>R#9  
好啦,现在才真正完美了。 (: OHyeNt  
现在在picker里面就可以这么添加了: J7n5Ps\M  
w_3xKnMT\  
template < typename Right > 0!_*S )  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )!a$#"'  
  { ^aptLJF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D'n7&Y  
} WW6yFriuW  
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。 ~S;!T  
Lzz) n%y5  
V{GXc:=  
rhoeZ  
x.\XUJ4x  
十. bind lY,/ W  
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。 T.2ZBG ~|[  
先来分析一下一段例子 SSQT;>  
Bk@WW#b  
{82rne `[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UE;Bb*<   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w+Vk3c5uI)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EzpwGNfz}  
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。 !qaDn.9  
我们来写个简单的。 {+\'bIV[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Fx5ZwT t  
对于函数对象类的版本: bg1un@%!l  
$m8leuo)  
template < typename Func > tN}c0'H  
struct functor_trait lM+ xU;  
  { {_7Hz,2U  
typedef typename Func::result_type result_type; \k4pK &b  
} ; |z+9km7,  
对于无参数函数的版本: A6i et~h[  
%YCd%lAe,  
template < typename Ret > VF= Z`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CO'ar,  
  { -5xCQJ[  
typedef Ret result_type; xD0NZ~w%  
} ; H/`G  
对于单参数函数的版本: a[i>;0  
Xl?YB Z}  
template < typename Ret, typename V1 > B-dlm8gX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?[|hGR2L  
  { `#U ]iwW!  
typedef Ret result_type; DM'qNgB7  
} ; 5%& ]  
对于双参数函数的版本: H!. ZH(asY  
3KT_AJ4}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >fbo r'|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Qg>0G%cXU  
  { 4Cd#sQ  
typedef Ret result_type; QPV@'.2m  
} ; "Y(^F bs  
等等。。。 ALAL( f`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6g|#ho1Bbs  
pw;r 25   
template < typename Func > f8#*mQ  
struct func_return \n;g2/VjO  
  {  mmcdtVe  
template < typename T > )Oe`s(O@[I  
  struct result_1 &SrGh$:X  
  { UM`nq;>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .HCaXFW  
} ; R=Ymo.zs6  
5v3RVaqZ  
template < typename T1, typename T2 > O8[k_0@  
  struct result_2 6y9C@5p}B  
  { u?Z <n:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `I{tZ$iD  
} ; ?UJSxL  
} ; ?~ ?H dv  
{wv&t R;  
}1F6?do3&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &M= 3{[  
`[bJYZBc2  
template < typename Func, typename aPicker > (Z 8,e  
class binder_1 lvx]jd\  
  { c>rKgx  
Func fn; {=6)SBjf  
aPicker pk; x,f>X;04  
public : Mlwdha0  
!3 ?yG  
template < typename T > +0dT^Jkqg  
  struct result_1 .OV-`TNWj  
  { ,m3":{G:t.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mZE8.`  
} ; w#<p^CS  
egWx9xX  
template < typename T1, typename T2 > o"\{OX  
  struct result_2 p>&S7M/9  
  {  -tMA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b@!:=_Mr  
} ; *7_@7=W,  
ez+yP,.#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NFV_+{X\  
?lyltAxs'  
template < typename T > c(CJ{>F%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]$|st^Q  
  { S QSA%B$<  
  return fn(pk(t)); WDvV LU`  
} Pfk{=y  
template < typename T1, typename T2 > N"K\ick6J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QheDF7'z  
  { A'`P2Am  
  return fn(pk(t1, t2)); &8afl"_~  
} s_v }=C^  
} ; @ 'Q%Jc(  
e lay =%)  
9ClF<5?M  
一目了然不是么? 4M7^ [G  
最后实现bind Op90NZI#K  
);!dg\U  
`^zQ$au'u  
template < typename Func, typename aPicker > l<Lz{)OR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?l>e75V%w  
  { Y!aLf[x]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TGtyJ3x\   
} w0X$rl1  
l:x _j\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7G2vYKC'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {n6\g]p3  
`[&v  
十一. phoenix a 1NCVZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l%@dE7<&#Z  
{)@ j77P  
for_each(v.begin(), v.end(), 8| Sba<d  
( \"t`W:  
do_ ^h`!f vyH  
[ T6;>O`B.r  
  cout << _1 <<   " , " bYK]G+Ww  
] \k4M{h6  
.while_( -- _1), 6z PV'~q  
cout << var( " \n " ) rrYp'L  
) [1mIdwS  
); #c :9 V2  
9wzg{4/-$  
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: L+uOBW_  
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 |^Ur  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Y\F53p&j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qq/_yt  
2}597Hb   
[l`^fnKt  
template < typename Cond, typename Actor > q;IhLBl'  
class do_while .\)--+(  
  { C CLfvex  
Cond cd; j\nE8WH  
Actor act; p?_'|#tz  
public : Z"4VH rA  
template < typename T > OCvml 2 vP  
  struct result_1 -aC!0O y`  
  { an pJAB:1  
  typedef int result_type; ,.J<.#D3J  
} ; r*c82}tc  
3KDu!w@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S.qk%NTTD  
u=1B^V,6V  
template < typename T > 2LtU;}7s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k\Yu5)  
  { 2Zv,K-G  
  do R (t!xf  
    { &@-1 "-H  
  act(t); 'O!Z:-qE  
  } h4J{jh.  
  while (cd(t)); V]+o)A$  
  return   0 ; A/ox#(!v  
} )6PJ*;p-  
} ; 6z1aG9G  
e5]&1^+  
Q=)"om  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $71i+h]_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \VoB=Ac&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?6_"nT*}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &':UlzG  
下面就是产生这个functor的类: GGFar\ EzW  
~{52JeUcP  
?CcR 7l  
template < typename Actor > Fh*q]1F  
class do_while_actor @5<]W+jk4  
  { 03i?"MvNo  
Actor act; [)C)p*!Y)  
public : PV5TG39qQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6qz!M  
+MOe{:/6  
template < typename Cond > [R@q]S/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (ffOu#RQ3  
} ; QZ:]8MHl]  
Yc. ~qmG/z  
XL"v21X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZmYa.4'L  
最后,是那个do_ -KJ}.q>upq  
Zu [?'  
;T"m [D  
class do_while_invoker :$X4#k<  
  { '6d D^0dZ  
public : TnMVHO-  
template < typename Actor > |}]JWsuB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +Y.uZJ6+  
  { 0NuL9  
  return do_while_actor < Actor > (act); ],fwZd[t  
} Nd]%ati?  
} do_; g-{<v4NGI  
/64^5DjTh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UG^?a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mBD!:V'  
最后来说说怎么处理break和continue z9);e8ck  
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。 O>o}<t7  
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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