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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ozZW7dveU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 / AFn8=9'^  
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, -iu7/4!j  
^YddVp  
A"t~ )  
c <8s \2  
  class filler xEN""*Q  
  { &ah!g!o3  
public : *f8; #.Re  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UD|Qa  
} ; q -%;~LF  
zQJ9V\0  
fD3}s#M*G  
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: Zgt:ZO  
zKr\S |yE  
jm1f,=R  
6eSc`t&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A`Vz5WB  
8OoKP4,;  
vtyk\e)   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g9> 0N#<  
V)M+dhl  
YPQ&hEu0  
TfaL5evio  
二. 战前分析 vT)(#0>z  
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。 R=g~od[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 hj@< wU  
gs)wQgJ[  
!|hxr#q=4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >p4#AfGF  
  /* --------------------------------------------- */ M>+FIb(  
vector < int *> vp( 10 ); &kKopJH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?-CZJr  
/* --------------------------------------------- */ ',L>UIXw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0 e 1W&  
/* --------------------------------------------- */ SoZ$1$o2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mg? ^5`*  
  /* --------------------------------------------- */ h2g|D(u)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ">vxYi  
/* --------------------------------------------- */ $]IX11.m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4.|-?qG  
j4j %r(  
QXZjsa_|  
s`W\`w}  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7`;55Se  
1._1, _2是什么? ~kUdHne (  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 XXsN)2  
2._1 = 1是在做什么? KE3/sw0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 XQAdb"`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yyke"D  
T =r7FU  
{3@lvoDT  
三. 动工 40}qf}8n t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N S*e<9  
&z[39Q{~  
?bwF$Ku  
O,(p><k$/  
template < typename T > Ox;q +5  
class assignment .#zmX\a  
  { aBk~/  
T value; 9 p6QNDp  
public : r|t ;#  
assignment( const T & v) : value(v) {} t2Dx$vT*&  
template < typename T2 > et|QW;*L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fy!u xT-\  
} ; Ws'OJ1  
`6:;*#jO,  
FSZQ2*n5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t]?u<KD<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +JoE[;  
ZS51QB  
jj^{^,z\  
>vE1,JD)w  
  class holder dIiQ^M  
  { pp{Za@j  
public : jQjtO"\JG  
template < typename T > rW$ )f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E- ,/@4k  
  { JBa( O- T  
  return assignment < T > (t); 1<#J[$V  
} .]+Z<5Fo  
} ; !yAg!V KY  
5 _X|U*+5  
Sc Uh -y_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T_ ifDQX;  
icW?a9b&  
  static holder _1; ,H!E :k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L~N<<8?\   
]O Nf;RH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l$KC\$?%*  
而不用手动写一个函数对象。 5:(uD3]  
b X.S`  
a f[<[2pma  
?c7 12a ?  
四. 问题分析 PM3kI\:)m  
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。 O>e2MT|#k  
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。 o.yuz+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p%) 1(R8qM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AF5.)Y@.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GKf,1kns  
RRh0G>*  
五. 问题1:一致性 69{^Vfd;Y  
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?| 1U[8OM{$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nb}*IExd  
+*"u(7AV  
struct holder llVm[7  
  { PLDg'4DMg  
  // nO^aZmSu  
  template < typename T > FoY_5/  
T &   operator ()( const T & r) const "N'tmzifh  
  { f\CJ |tKX  
  return (T & )r; a4HUP*  
} H^ _[IkuA%  
} ; }RX[J0Prq~  
L&3Ak}sh  
这样的话assignment也必须相应改动: l}-JtZ?[?  
p/jC}[$v  
template < typename Left, typename Right > @]r,cPx0Y  
class assignment H8d%_jCr  
  { *FoH '\=  
Left l; ~"eos~AuW  
Right r; \T)2J|mW  
public : G+Ft2/+\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JWhi*je  
template < typename T2 > TR:V7 d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } df_hmkyj  
} ; wc7gOrPpm  
7J@iJW],,  
同时,holder的operator=也需要改动: u 0M[B7Q  
~#/NpKHT@A  
template < typename T > J})G l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <SeK3@Gi  
  { =0,:w(Sb!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8,\toT7  
} hM~9p{O  
2pR+2p`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :o$k(X7a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eSvS<\p  
b77Iw%x7  
return l(rhs) = r; oujg( ^E  
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。 |F)BKo D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Le#>uWM  
Bw^*6P^l  
template < typename Tp > m\QUt ;  
class constant_t rro92(y  
  { O iRhp(  
  const Tp t; f9FJ:?  
public : (> O'^W\3p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /NvHM$5O%  
template < typename T > X|!Vt O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $ M?VJ\8  
  { y;zp*(}f$h  
  return t; d{^9` J'  
} s;!TB6b@  
} ; chw6_ctR>  
r8.R?5F@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U .?N  
下面就可以修改holder的operator=了 MrXmX[1-  
_P6e%O8C#  
template < typename T > 3[mVPV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xUT]6T0dB  
  { #{-l(016y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); * E$&  
} 38<!Dt+S(,  
xgsEJE  
同时也要修改assignment的operator() fuRCM^U(  
IM-O<T6r[N  
template < typename T2 > ;2Aqztp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $oF0[}S  
现在代码看起来就很一致了。 DZPg|*KT  
} a#RX$d&  
六. 问题2:链式操作 H@ab]&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |~)!8N.{  
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。 WI@l2`X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {D6lS j  
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。 )"W__U0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fpd4 v|(  
l/WQqT  
template < typename T > u7Z-kZ  
struct result_1 3zC<k2B  
  { p'SclH[   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  {yXpBS  
} ; !vd(WKq  
b+b].,  
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: #8xP,2&zf  
[wp(s2=  
template < typename T > F3)w('h9c  
struct   ref gJ \CT'/  
  { ngmHiI W  
typedef T & reference; ,3+#?H  
} ; HLYog+?  
template < typename T >  .7GTL  
struct   ref < T &> ](%EQ[  
  { o03Y w)*  
typedef T & reference; P*=M?:Jb,  
} ; fXo$1!  
EV=/'f[++  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `i~kW  
'YFy6rds  
template < typename T > +!"GYPUXy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LN=6u  
  { *;E\,,Io  
  return l(t) = r(t); [2*?b/q3J  
} _+B{n^ {  
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。 l$1 ]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5/w4[d  
9E`Laf  
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 O0`o0 !=P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <m"fzT<"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N [qNSo|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zE,1zBS<  
最后的布局是: 7{W#i<W  
                Add Ja4j7 d1:  
              /   \ B>]4NF\)H9  
            Divide   5 M9C v00&  
            /   \ 4,g[g#g<q  
          _1     3 bd'io O  
似乎一切都解决了?不。 ZovF]jf k  
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。 @~ 6,8nQ  
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。 `f)X!S2l  
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: A>9I E(C_  
[8 I*lsS  
template < typename Right > vV PK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eeVzOq(  
Right & rt) const SJ7-lben3  
  { +,q#'wSQG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); As>-9p>v  
} r"4&.&6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e'dx Y(  
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-5    
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。 (F+]h]KSi  
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。 9O4\DRe5c  
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。 |s!<vvp]  
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? 16-1&WuY@  
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: !n^7&Y[N;  
Y 8Dn&W  
template < class Action > nvInq2T 1  
class picker : public Action ]^>RBegJBO  
  { \Dx5=Lh  
public : MhDPf]` Gg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J ]ri|a  
  // all the operator overloaded $z,rN\[  
} ; zq Cr'$  
P0c6?K6 j  
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。 Wr6y w#  
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: kNg{  
eW\C@>Ke  
template < typename Right > AMe_D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jJ7"9  
  { SdXAL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F 9J9zs*,  
} 0c GjOl  
p)c"xaTP#F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ha/Gn !l  
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。 k &6$S9  
70F(`;  
template < typename T >   struct picker_maker &Db'}Y?x]  
  { FIN0~ 8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t~V?p'a0ys  
} ; LL%s$>c65A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m?y'Y`  
  { lPA:ho/`:  
typedef picker < T > result; 3J}/<&wv  
} ; 5?HoCz]l  
WNp-V02l  
下面总的结构就有了: i Qa=4'9;  
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。 ;mauA#vd  
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。 c :u2a/Q?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y{9<>28  
至此链式操作完美实现。 [pzo[0G 'v  
S{S.H?{F  
8,&pX ga  
七. 问题3 1Gp| _8  
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。 5e >qBw8t  
rPx:o}&<  
template < typename T1, typename T2 > oTb4T=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f-5}`)`.+  
  { |>dqZ_)v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H|8i|vbi  
} GmdS~Fhp  
9RQw6rL  
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: w9,w?%F  
"vF7b|I  
template < typename T1, typename T2 > @u1mC\G  
struct result_2 fctVJ{?  
  { +"3K)9H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %Hpz^<`  
} ; W~?mr! `  
Stk'|-z  
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? zuYz"-(L  
这个差事就留给了holder自己。 +`+r\*C5  
    87OX:6  
`y*o -St3  
template < int Order > *k !zdV  
class holder; Uq=!>C8  
template <> gVN&?`k*?  
class holder < 1 > j9 O"!9$vQ  
  { e"]DIy4s  
public : x0ICpt{;  
template < typename T > #RTiWD[o  
  struct result_1 oF=UjA  
  { q:3HU<  
  typedef T & result; ,7^,\ ,-m  
} ; -3|i5,f  
template < typename T1, typename T2 > q":0\ar&QT  
  struct result_2 } !1pA5x$  
  { ]oE:p  
  typedef T1 & result; B+n(K+  
} ; 89l{h8R  
template < typename T > jbs)]fqC;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OO-b*\QW  
  { o WcBQ|   
  return (T & )r; ;0Mg\~T~'  
} > m##JzWLr  
template < typename T1, typename T2 > 0RkiD8U5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Y<RG"]a&J  
  { nhI1`l&  
  return (T1 & )r1; 7gP8K`w?[  
} t(\P8J  
} ; 3vRBK?Q.y  
t'DYT"3  
template <> rRd8W}B  
class holder < 2 > "Rq)%o$Z  
  { {U7A&e0eW  
public : tN&_f==e  
template < typename T > &?#!%Ds  
  struct result_1 z|WDqB%/I  
  { &J}w_BFww  
  typedef T & result; 6^v HFJ$  
} ; ?%wM8?  
template < typename T1, typename T2 > p<AzpkU,A  
  struct result_2 Vv~:^6il  
  { `ILO]+`5  
  typedef T2 & result; FX:'38-fk  
} ; X.hV MX2B  
template < typename T > YMIX|bj6Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2[TssJQ  
  { ~4C:2  
  return (T & )r; bT#re  
} X8| 0RU@f  
template < typename T1, typename T2 > :Tn1]a)f6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c(!8L\69V}  
  { EP}NT)z,{  
  return (T2 & )r2; F<|x_6a\  
} B4ky%gF4  
} ; 8jm\/?k|  
M,/{53  
q?2kD"%$  
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> >。 @Yy']!Ju  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H/BU2sa  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b8TwV_&|X  
5$Aiez~tBq  
return l(i, j) = r(i, j); mZb[Fi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z\r|5Z  
*u?N{LkqS  
  return ( int & )i; [I4&E >  
  return ( int & )j; # vBS7ba  
最后执行i = j; )R]gJ_ ,c  
可见,参数被正确的选择了。 m9m]q&hx  
[m{uJ dj\  
kKil] L  
" H; i Av  
+Rb0:r>kU  
八. 中期总结 aIW W[xZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: t}2$no?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7(< z=F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ ZC[h~9H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a~"<lzu|$  
*d;D~"E<@  
}~3 %KHT  
R8YA"(j!L  
h!UB#-  
/ng +IC3  
九. 简化 Q ^z&;%q1  
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。 "8YXFg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RmcQGQ  
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: Rr3<ln  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rP7~ R  
  +-*/&|^等 K3($,aB}  
2. 返回引用。 )Y:9sd8g7  
  =,各种复合赋值等 r%^J3  
3. 返回固定类型。 @[(<oX%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cp\A xWtUZ  
4. 原样返回。 |jwN8@  
  operator, p.J+~s4G  
5. 返回解引用的类型。 <4QOjW  
  operator*(单目)  T%p/(  
6. 返回地址。 1xF<c<  
  operator&(单目) 6fr@y=s2:  
7. 下表访问返回类型。 'AjDB:Mt$  
  operator[] UM QsYD)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r7=r~3)  
  operator<<和operator>> j,BiWgj$8  
!;ipLC;e}  
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。 "8|a4Y+F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P-~kxb9aa  
Lm}J& ^>  
template < typename Left > eFiUB  
struct value_return &T) h9fyc  
  { 0zvA>4cq)  
template < typename T >  }FoO  
  struct result_1 84uHK)h<%  
  { pHkhs{/X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 39zwPoN>  
} ; Hjtn*^fo^  
,F)9{ <r]  
template < typename T1, typename T2 > t)hAD_sf  
  struct result_2 m:A1wL4c6  
  { GI40Ztms  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y8QJ=v* B  
} ; n'-?CMH`  
} ; =TzmhX5  
}|Wn6X  
I||4.YT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j(SBpM  
uqMe %  
下面我们来剥离functor中的operator() 5Sm)+FC :  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zjVQ\L  
!04zWYHo  
return l(t) op r(t) yDdi+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gE~]^B{  
return op l(t) @|c fFT W  
return op l(t1, t2) KL}o%wfLy  
return l(t) op Q1yj+)_  
return l(t1, t2) op $JTQA  
return l(t)[r(t)] PfKF!/c B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #^FDFl  
ILQB%0!  
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: D+"-(k  
单目: return f(l(t), r(t)); }F~4+4B^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mm,be.  
双目: return f(l(t)); It .`  
return f(l(t1, t2)); `43X? yQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 YLEa;MR  
a7Fc"s*  
struct meta_divide 6]*~!al?  
  { ueM[&:g&MU  
template < typename T1, typename T2 > e<;^P(g`E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 68k  
  { w6 x{ <d  
  return t1 / t2; m)aNuQvy:Z  
} fEB>3hI  
} ; kA1C&  
D<35FD,  
这个工作可以让宏来做: ue;o:>G  
m.K@g1G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ apxY2oE&  
template < typename T1, typename T2 > \ P}kp_l27  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?B!=DC@?H  
以后可以直接用 Zoi\r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l1h;ng6  
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 g[d.lJ=Q-N  
(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。。。) k]<E1 c/  
.9Y,N&V<H  
M#PutrH  
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 |Qe#[Q7  
8.'[>VzBL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q|23l1 PI  
class unary_op : public Rettype 1JIo,7  
  { Z.]=u(=a  
    Left l; 0Ek + }`  
public : )t-Jc+*A>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +?!x;qS^  
m<DiYxK  
template < typename T > y ;$8C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WjrUns  
      { CfWtCA  
      return FuncType::execute(l(t)); %bp8VR sY  
    } 7K|: 7e(  
F{g^4  
    template < typename T1, typename T2 > W_##8[r(?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EM.7,;|N  
      { X}/{90UD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r[TTG0|  
    } 7%E]E,f/#  
} ; D_HE!fl  
?y@RE  
NPL(5@  
同样还可以申明一个binary_op +@QN)ZwVy  
x'.OLXx>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?)ROQ1-#@  
class binary_op : public Rettype  n]N+  
  { bHi0N@W!vG  
    Left l; oBm^RHTZ  
Right r; R>ak 3Y  
public : 1ud+~y$K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NiCH$+c\  
aa'u5<<W  
template < typename T > $p)7k   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const huu v`$~y  
      {  ;m;a"j5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Oh\ +cvbG  
    } :a 5#yh  
q Z,7q  
    template < typename T1, typename T2 > U8T"ABvFP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t~l uBUF  
      { %4%$NdU"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =` b/ip5  
    } 4rmSo^vK  
} ; Gl1Qbd0  
7.r}98V  
Aj9Onz,Lg  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 : *~}\M*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;}tEU'&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v[aFSXGj)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :DxCjv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hr+,-j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J< E"ZoY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oPX `/ X#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^st.bzg+[  
下面是修改过的unary_op 0u?{"xH{+}  
j &#A 9!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )]=1W  
class unary_op FAS+*G Fz  
  { 6(Qr!<  
Left l; a^ vXwY  
  N34.Bt  
public : U%Kv}s/(F{  
fjE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} urlwn*!^s  
n9;z=   
template < typename T > p m4g),s  
  struct result_1 v{N4*P.0T  
  { Y1?"Ut  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /-#1ys#F=  
} ; =aWj+ggd@  
GJUorj&  
template < typename T1, typename T2 > Y7vTseq  
  struct result_2 pT90TcI2  
  { xm)s%"6n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1N `1~y  
} ; Br}&  
X}Ey6*D:  
template < typename T1, typename T2 > ~\4B 1n7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aKLA_-E  
  { dF d^@b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ad\?@>[ I  
} cB;:}Q08#  
4@K9%  
template < typename T > 6I$laHx?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LP{{PT.&X  
  { aUdbN&G  
  return OpClass::execute(lt(t)); \(nb >K  
} -/#VD&MJO=  
SWAggW)  
} ; 73-*| @6  
yqy5i{Y  
)yV|vn  
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 19Cs 3B\4  
好啦,现在才真正完美了。 (RDY-~#~  
现在在picker里面就可以这么添加了: B8jSdlvz  
N=>6PLie  
template < typename Right > &=1A g}l57  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qk;vn}auD]  
  { -8L 22t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x[mxp/ /P  
} F{:ZHCm  
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。 0XrB+nt  
Ub0hISA  
!)jw o=l}J  
9`"o,wGX3  
WIytgM  
十. bind -_m>C2$6x  
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。 6.o8vC/PZ  
先来分析一下一段例子 &GF|Rr8NXs  
bIFKP  
jV(\]g"/=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >&@hm4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *]ROUk@K=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bv.DW,l%'  
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。 Q?f%]uGFQ  
我们来写个简单的。 }(g`l)OX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1g_(xwUp+  
对于函数对象类的版本: 6sRe. ct<  
yI&{8DCCw  
template < typename Func > [}7j0&  
struct functor_trait \2?p  
  { 6^W6As0  
typedef typename Func::result_type result_type; }Pm>mQZ},  
} ; -S7PnR6  
对于无参数函数的版本: y8Q96zi  
dXkgWLI~  
template < typename Ret > "4VC:"$f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'bH',X8gF  
  {  0p8Z l  
typedef Ret result_type; uCA! L)$  
} ; @/S6P-4  
对于单参数函数的版本: IrAc&Ehul  
'}3m('u  
template < typename Ret, typename V1 > T6X%.tR>`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 45Z"U<I,9  
  { }E01B_T9z  
typedef Ret result_type; XA cpLj]  
} ; ep"YGx  
对于双参数函数的版本: 64Ot`=A"  
GVFR^pzO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h)%}O.ueB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > omxBd#;F$  
  { ;5wmQFr  
typedef Ret result_type; `w_?9^7mH  
} ; Mo+ mO&B  
等等。。。 NDG3mCl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tMN^"sjf*  
~, hPi  
template < typename Func > 0D;MW  
struct func_return $rB20!  
  { dx=\Pq  
template < typename T > aZ$$a+  
  struct result_1 3pxm0|  
  { sZ,MNF8i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _n.2'  
} ; LPjsR=xi  
DVu_KT[Hd  
template < typename T1, typename T2 > +O< 0q"E  
  struct result_2 Sz\"*W;>  
  { ~Rzn =>a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SZOcFmC?  
} ; P!?Je/ Tz]  
} ; 8S&Kf>D  
q!iMc  
L  lP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qm| Q0u   
>*xa\ve  
template < typename Func, typename aPicker > j@0/\:1(U  
class binder_1 By=/DVm)=  
  { ;H#'9p,2  
Func fn; WZk\mSNV  
aPicker pk; 0A%>'<  
public : zcrLd={  
xF)AuGdp\  
template < typename T > *_<P% J  
  struct result_1 Lc>9[! +#  
  { |>( @n{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I*e8 5wef  
} ; G Q&9b_  
r`]&{0}23  
template < typename T1, typename T2 > K 7)1wiEj  
  struct result_2 3F,$} r#  
  { e&dE>m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Rh[Z# 6  
} ; gY AXUM,  
.p%p_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QMI&?Q:=  
} d / 5_X  
template < typename T > Wxl^f?I`:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z\Y+5<a  
  { !g /&ws&  
  return fn(pk(t)); .O [RE_j  
} `BKo`@  
template < typename T1, typename T2 > [GeJn\C_?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!Ez#\  
  { wiWpzJz  
  return fn(pk(t1, t2)); s8| =1{  
} so|5HR|  
} ; F_ ~L&jHP  
=z'w-ARy  
ZF :e6em  
一目了然不是么? mj0{Nd  
最后实现bind 37 )Dx  
*F+t`<2  
QRnkj]b  
template < typename Func, typename aPicker > ~je#gVoUR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JGPLVw  
  { 3 $;6pY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YV*s1 t/  
} -f0Nb+AR  
jR@j+p^e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >:M3!6H_~{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R}F0_.  
!RLg[_'  
十一. phoenix y@[}FgVOh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G l+[ |?N  
kLVf}J~?  
for_each(v.begin(), v.end(), _Zya GDv  
( !3>(fj+QS  
do_ H4LZNko  
[ JicAz1P1W  
  cout << _1 <<   " , " hXi^{ntw,  
] p<>%9180!F  
.while_( -- _1), Zam.g>{]  
cout << var( " \n " ) ^yH!IRRAq  
) @cPb*  
); f3e#.jan  
U0'>(FP~2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: U@+ @Mc  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor uR{HCZ-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u2 a U0k:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (OT /o&cQ  
3*$A;%q  
@'U9*:}U  
template < typename Cond, typename Actor > *)k}@tY  
class do_while  ~dfc  
  { t>|Y-i3cb  
Cond cd; Go3EWM`Cd8  
Actor act; Tl=cniy]  
public : 0!F"s>(H  
template < typename T > y0qrl4S)v  
  struct result_1 9Vz1*4Ln  
  { h)BRSs?v_D  
  typedef int result_type; Q[^IX  
} ; Dt)\q^bH)  
{dJC3/ Rf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !b0'd'xe  
Vu '/o[nF>  
template < typename T > pv&:N,p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3o%,8l,  
  { YQOdwc LG  
  do %3scz)4$  
    { R0y={\*B5k  
  act(t); KE:PRX  
  } 'EJ8)2  
  while (cd(t)); /*g3TbUs  
  return   0 ; O{a<f7 W  
} v!?bEM3D  
} ; ,wE]:|`qJ  
8<M'~G%CEq  
mh]'/C_*<w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?-0k3  
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。 R%o:'-~  
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。 ;4tVFqR  
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。 +[*VU2f t  
下面就是产生这个functor的类: }\}pSqW  
aO('X3?  
ZB GLwe  
template < typename Actor > V{;!vt~  
class do_while_actor Xu`c_  
  { Mit,X  
Actor act; V %'`nJ!  
public : Qk<W(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o9G%KO&;D,  
C%d\DuJ5'~  
template < typename Cond > $A"kHS7T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .GUm3b  
} ; >k,|N4(  
SA&0f&07i  
Mg;%];2Nt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D"0:n.  
最后,是那个do_ ~4h<nc  
BDSZ'  
Kk1591'  
class do_while_invoker |m7U^  
  { Aifc0P-H  
public : \Km!#:  
template < typename Actor > e5KsKzu a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5ckL=q"+/  
  { p3ox%4  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~>&7~N8  
} =r"8J5[f  
} do_; _O)xE9t#ru  
/!;oO_U:#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1>P[3Y@}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 << `*o[^L  
最后来说说怎么处理break和continue O*{<{3  
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。 AE`X4q  
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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