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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lIz"mk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {x  s{  
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, =JY9K0S~  
wj /OYnMw  
}sZme3*J[  
8sLp! O;f2  
  class filler b+,u_$@B  
  { qhc3 oRe  
public : wpO-cJ!,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 46Vx)xX  
} ; YQLp#  
(=,p"3^  
;vnG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \^i/:  
C[gy{40}  
8V?O=3<a  
HsO4C)/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B/7c`V  
P >HEV a  
0& 54xP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `L/\F,  
jw]~g+x#$  
l*rli[No  
D=i)AZqMPp  
二. 战前分析 9v=5x[fE  
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。 hKj"Lb9 ]  
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 Tapj7/0`  
%3!DRz  
fo@ 2@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l@Uo4b^4x  
  /* --------------------------------------------- */ *DcJ).  
vector < int *> vp( 10 ); Lj`MFZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gZ8n[zxf6  
/* --------------------------------------------- */ hi^@969  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~RgO9p(dY  
/* --------------------------------------------- */ Sxa+"0d6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \4zb9CxOZ  
  /* --------------------------------------------- */ O0[.*xG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2|8e7q:+*  
/* --------------------------------------------- */ Hx5t![g2K!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ckG`^<  
9)}Nx>K  
~H`~&?  
3Uw}!>`%  
看了之后,我们可以思考一些问题: {a;my"ly  
1._1, _2是什么? c0h:Vqk-  
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。 dz3chy,3  
2._1 = 1是在做什么? 9Kf# jZ  
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。 uY{V^c#mv  
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。 ziPE(B  
J0K25w  
v0v%+F#>@  
三. 动工 8&+m5x S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sTv;Ogs.  
%iMRJ}8(7  
ruiAEC<Ej  
pu3ly&T#a_  
template < typename T > :!Ea.v  
class assignment 5'*v-l,[  
  { d)d\h`=Z  
T value; {kVhht]X  
public : V}_M\Y^^;  
assignment( const T & v) : value(v) {} \-i5b  
template < typename T2 > %\<SSp^n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a$-:F$z  
} ; ;c};N(2  
+a7J;-|  
rRgP/E#_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <Wqk5mR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bLSXQStB  
N{rC#A3  
fg}&=r  
C 0@tMB7  
  class holder ] /w: 5o#  
  { w=Cq v~  
public : `q":i>FP2  
template < typename T > L!2BE[~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +OM`c7M:  
  { EdgcdSb7  
  return assignment < T > (t); lyZ[t PS  
} k?[|8H~2C  
} ; "eRf3Q7w:  
*|97 g*G(  
fZ8at  
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: z;fi  
}fzv9$]$  
  static holder _1; rsSE*(T t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )}`3haG  
{6E&\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'a1%`rzm  
而不用手动写一个函数对象。 VkKq<`t<  
LNm{}VJ%  
UTT7a"  
q4Z9;^S  
四. 问题分析 e;_ cC7  
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。 C B&$tDi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 '(N -jk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^ hoz<Ns  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AC'$~4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9j6# #@{  
!>olD_  
五. 问题1:一致性  B6| g2Tt  
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?| X }UR\8g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^#:F8D  
SY: gr  
struct holder YS7R8|  
  { IG}`~% Z  
  // iobL6SUZ  
  template < typename T > 5 *w a  
T &   operator ()( const T & r) const #a : W  
  { "otks\I<  
  return (T & )r; &2i3"9k  
} 7-*QF>w<a  
} ; IYb%f T  
<|,0%bq)|  
这样的话assignment也必须相应改动: 8 oK;Tzh  
P8Nzz(JF  
template < typename Left, typename Right > XnBpL6"T`  
class assignment Ry5/O?Q L  
  { `F)Q=  
Left l; \Pv_5LAo  
Right r; ^7cZ9/3  
public : wTT_jyH)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  @%8Xa7+  
template < typename T2 > o'9K8q\1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aN\ps g  
} ; yW3X<  
^g[,}t:/d  
同时,holder的operator=也需要改动: / /ty] j  
#+X|,0p  
template < typename T > ;a]Lxx;-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }digw(  
  { SHM ?32'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !`S`%\"  
} BPFd'- O)  
*T acV p  
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。 N;)Y+amg^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mQVc ZV  
GQZLOjsop  
return l(rhs) = r; ?k6P H"M  
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。 E="FE.%A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =x8F!W}Bt<  
AYB =iLa  
template < typename Tp > 8A|{jH74  
class constant_t 0)c9X[sG  
  { A..,.   
  const Tp t; ?2#!63[Kg  
public : !>%U8A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OI=LuWGQE1  
template < typename T > A (:7q4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %D::$,;<<  
  { ^iWcuh_n  
  return t; }8+rrzMUB  
} kPh;SCr{  
} ; R`7v3{  
hWzjn5w3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 . kv/db  
下面就可以修改holder的operator=了 $}{u6*u.,  
urJ>dw?FI  
template < typename T > 7N@4c   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 35 Y#eU2]  
  { \t'v-x>2y5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )p,uZ`~v  
} tcovMn '  
Cfizh@<  
同时也要修改assignment的operator() xjm|ewo  
 |7ga9  
template < typename T2 > f?-=&||f78  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {i:5XL   
现在代码看起来就很一致了。 &}TfJ=gj  
Q}a, f75  
六. 问题2:链式操作 \ 2cI=Qf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $jLJ&R=?]  
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。 A7{l60(5  
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。 ^LA.Y)4C2%  
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。 2>Uy`B|f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FQV]/  
L&C<-BA/  
template < typename T > A578g  
struct result_1 c&A;0**K,  
  { --ED]S 8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5&&6e`  
} ; $O n  
/}_OCuJJ,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?DN4j!/$  
e ]@Ex  
template < typename T > (}$~)f#s  
struct   ref 6mawcK:7  
  { qDOJ;> I  
typedef T & reference; 2u0dn?9\  
} ; >a5M:s)  
template < typename T > IaxzkX_48  
struct   ref < T &> .EOHkhn  
  { XHKVs  
typedef T & reference; (kECV8)2  
} ; (-lu#hJ`&r  
os\"(*dix  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c0lVt)pr/  
Dy>U=(S  
template < typename T > ^bVY&iXNu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _}_lrg}U  
  {  R~jV  
  return l(t) = r(t); .Yl*kG6r  
} a59l"b  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =xO  q-M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c)N&}hFYC  
k'_p*H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,n')3r   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8QFn/&Ql$B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i.4L;(cg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v> vU]6l  
最后的布局是: &hK5WP6whW  
                Add 5kwDmJy  
              /   \ 5W0'r'{  
            Divide   5 ^':Az6Z  
            /   \ \M ]w I  
          _1     3 rcc.FS  
似乎一切都解决了?不。 !P Cw-&  
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。 =~Ac=j!q  
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。 ?K<m.+4b*y  
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: rUunf'w`e1  
l:!4^>SC  
template < typename Right > bL=32YS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /]/3)@wT  
Right & rt) const :U5>. ):  
  { 0:W*_w0Ge  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kNX(@f  
} :#M(,S"Qq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .O\z:GrSZz  
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。 R:*I>cRs  
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。 x6,kG  
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。 vXUrS+~x  
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。 XxW~4<r  
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? (t.pM P4  
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: yFt'<{z[nL  
+vxU~WIV&  
template < class Action > 0:(`t~  
class picker : public Action _8Si8+j  
  { }2sc|K^  
public : 8aCa(Xu(H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y{Wtm7fnA  
  // all the operator overloaded AHws5#;$6*  
} ; G0sg\]  
F,CQAgx  
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。  T)o)%Yv  
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: `jR= X  
URW#nm?  
template < typename Right > M5C}*c9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c;,jb  
  { DzLm~ aF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); buGYHZu  
} Qtmsk:qm  
~%Y*2i f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _7SOl.5ZE  
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。 #]G$o?@Y=^  
8-cB0F=j_  
template < typename T >   struct picker_maker H'uRgBjWJ  
  { 2?LZW14$d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ArBgg[i  
} ; axOdGv5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e_6@oh2s-  
  { V Iof4?i  
typedef picker < T > result; C\7qAR\  
} ; cdL$T6y  
<Bc J;X/  
下面总的结构就有了: mw<LNnT{8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5S'89 r3m  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 XUU l*5^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 89F^I"Im(  
至此链式操作完美实现。 dMsX}=EI<  
P,Fs7  
Aa* UV6(v  
七. 问题3 M*)}F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !+T9NqDv[  
wi]|"\  
template < typename T1, typename T2 > |H&2[B"l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &3VR)Bxn  
  { o.5w>l!9K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sL;qC\S  
} c ?mCt0Cg  
Bb];qYuCO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: IfoeHAWX  
BH0@WG7F  
template < typename T1, typename T2 > \AOVdnM:  
struct result_2 DSyfF&uC  
  { 4{rwNBj(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Pj_2y)^?  
} ; >JVZ@ PV H  
%&bO+$H3  
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? ^8dJJ*  
这个差事就留给了holder自己。 D@tuu]%p  
    :)+|q  
^9eJ)12pK  
template < int Order > CuPZ0  
class holder; ysA~Nq@  
template <> $b;9oST  
class holder < 1 > H kDT14 `&  
  { r8XY"<  
public : W:{1R&$l  
template < typename T > = >)S\Dfi  
  struct result_1 a4FvQH#j  
  { kS[xwbE  
  typedef T & result; .63:G<  
} ; j+Nun  
template < typename T1, typename T2 > KFHn)+*"  
  struct result_2 UJ1Ui'a(!!  
  { D0,U2d  
  typedef T1 & result; hVRpk0IJDK  
} ; #KZ6S9>@  
template < typename T > Ji  SJi?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hKb-l`KO  
  { me@4lHBR  
  return (T & )r; 4w0 &f  
} vBCQ-l<Ub  
template < typename T1, typename T2 > W[A;VOj0$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fB[I1Z  
  { vINm2%*zJ  
  return (T1 & )r1; M(o?I}  
} l)`bm/k]V  
} ; W:8_S%~d  
P6* IR|  
template <> yhQv $D,^f  
class holder < 2 > b|t` )BF  
  { tUl#sqN_{  
public : F*rU=cu  
template < typename T > LBT{I)-K  
  struct result_1 R[5*]$(b  
  { T1?fC)  
  typedef T & result; s=Pwkte  
} ; $-Q,@Bztq  
template < typename T1, typename T2 >  q%,q"WU  
  struct result_2 Iz^~=yV)  
  { zh)qo  
  typedef T2 & result; N ~L3 9  
} ; 6rMGl zuRo  
template < typename T > D]v=/43  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }s{RW<A  
  { r-'(_t~FT  
  return (T & )r; Iq.*2aff+  
} D1t@Y.vl  
template < typename T1, typename T2 > &!#,p{}ccU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N~g @  
  { a5C%OI<  
  return (T2 & )r2; &'9 Jy'(X  
} Az[Yvu'<  
} ; %CJgJ,pk>  
B25@6   
#+V-65v  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oe,L&2Jz@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q~<$'j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gJ cf~@s  
 UN[rW0*  
return l(i, j) = r(i, j); 2/O/h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |=2E?&%?  
azKbGS/X  
  return ( int & )i; |H 0+.f;  
  return ( int & )j; ~|kre:j9  
最后执行i = j; Au,xIe!t  
可见,参数被正确的选择了。 % \Nfj) 9  
dQLR%i#P8  
E#X1P #$pW  
`=^;q 6f  
/PF X1hSu  
八. 中期总结 -Wc'k 2oU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: x0B|CO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 = 7pLU+ u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xTNWT_d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #n5q$  
k/hE68<6i  
CS2AKa@`  
qwJeeax  
H/'tSb  
/H&:  
九. 简化 syhTOhOX  
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。 ?kvkkycI   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p>7 !"RF:U  
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: /Ps}IW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ';4DUh p  
  +-*/&|^等 n_vopDMm  
2. 返回引用。 2 >G"A  
  =,各种复合赋值等 ycB>gd  
3. 返回固定类型。 ]@_M)[ x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A$ v Cm  
4. 原样返回。 I_N(e|s\U  
  operator, fvccut;K  
5. 返回解引用的类型。 7JNhCOBB  
  operator*(单目) W#!![JDc  
6. 返回地址。 -I4-K%%B`  
  operator&(单目) 'eg?W_zu  
7. 下表访问返回类型。 &g;4;)p*8  
  operator[] 7bOL,S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;hU56lfZ)X  
  operator<<和operator>> bv ,_7UOG  
?<VahDBS+A  
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。 f@Mm{3&.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V4'G%!NY  
,y@` =  
template < typename Left > aGvD  
struct value_return l&cYN2T b  
  { C^I  h"S  
template < typename T > ciO^2X  
  struct result_1 %cJ]Ds%V  
  { h 3Kv0^{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EdxTaR  
} ; zS*GYE(l^  
(wLzkV/6  
template < typename T1, typename T2 > }<`Mn34@  
  struct result_2 0Pw?@uV  
  { =+`I%>wc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {<%zcNKl^L  
} ;  4KF 1vw  
} ; 1HK5OT&  
~_=ohb{  
>v^Bn|_/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z[:fqvXQ  
[X[d`@rXv  
下面我们来剥离functor中的operator() k r2V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }TD$ !  
*X_CtjgF  
return l(t) op r(t) 8_WFSF^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >Z ZX]#=I  
return op l(t) 0kP, Zj<  
return op l(t1, t2) Av[L,4A  
return l(t) op Rg~ ~[6G>  
return l(t1, t2) op *l:5FT p  
return l(t)[r(t)] sI p q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \AV6;;}&  
k6-.XW  
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: }l{r9ti  
单目: return f(l(t), r(t)); $FUWB6M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AG6tt  
双目: return f(l(t)); $$+6=r}  
return f(l(t1, t2)); ukBj@.~  
下面就是f的实现,以operator/为例 e(E6 t_  
H^P uC (  
struct meta_divide .hW_P62\#  
  { ZZqImB.Cz6  
template < typename T1, typename T2 > ]l.y/pRP5[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :=x-b3U  
  { =BW>jD  
  return t1 / t2; l(|@ dp  
} dE9xan  
} ; N9IBw',  
WF#eqU*&  
这个工作可以让宏来做: ka3Jqy4[  
sS#Lnj^`%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;\yY*  
template < typename T1, typename T2 > \ > E;`;b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wi]Mp7b  
以后可以直接用 @WVpDhG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ImQ?<g8$  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `Cy-*$$  
(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。。。) Enr8"+.(  
S;[g0j  
KMZ:$H  
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 gE8p**LT+  
VE{[52  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {iiHeSD  
class unary_op : public Rettype E?san;K u  
  { g2p/#\D\J  
    Left l; aV3:wp]Gn  
public : `PK1zSr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T^YdAQeE  
iW\cLp "  
template < typename T > <}x_F)E[t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @#[<5ld  
      { tpp. 9  
      return FuncType::execute(l(t)); =9@{U2 =l  
    } !}fq%8"-  
.T0w2Dv/  
    template < typename T1, typename T2 > Stqlp<xy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "i/ l'  
      { Oi# F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xu[6h?u(h8  
    } mEsOYIu{  
} ; Nb/W+& y  
f,{O%*PUA  
h ,;f6  
同样还可以申明一个binary_op ?h)Z ;,}  
v:0.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $OMTk  
class binary_op : public Rettype P+00wbx0  
  { #=r:;,,  
    Left l; "bZ {W(h  
Right r; qzq_3^ 66  
public : # T_m|LN 7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B ^>}M  
E _d^&{j  
template < typename T > MU2ufKq4)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8,Iil:w  
      { z/zUb``  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nRq @hk  
    } /y/O&`X(  
.|x\6 jf  
    template < typename T1, typename T2 > )i@j``P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const It.G-(  
      { fW^\G2Fk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d%tF~|#A%  
    } 'lwLe3.c  
} ; 4E[ 9)n+YV  
P9(]9np,,  
L|hsGm\  
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 c\.Hs9T >  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f?)BAah  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y>}dKbCN  
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。 S !Dq8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,n&@O,XGy  
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。。。 f4F13n_0X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wxw3t@%mNm  
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) hxcRFqX"  
下面是修改过的unary_op 9 -7.4!]I  
U1zcJ l^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m]t`;lr<  
class unary_op P~Ss\PT  
  { 4LY kK/:  
Left l; -yKx"Q9F  
  .ET@J`"M  
public : $kPC"!X\  
>|h$d:~n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8BP.VxX  
Ak(_![Q:q\  
template < typename T > >jI( ^8?  
  struct result_1 s~OGl PK  
  { uA]Z"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yk r5bS  
} ; g *}M;"  
^&gu{kP  
template < typename T1, typename T2 > d&mSoPf  
  struct result_2 GF(<!PC  
  { 9X<o8^V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z!\xVCG"q  
} ; 8}9B*m  
J,@SSmJ`  
template < typename T1, typename T2 > "[W${q+0x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s^:8bFn9$  
  { '~-JR>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Af'L=0  
} alu3CE  
Q4;eN w  
template < typename T > >^mNIfdE^=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ho~@sc{W  
  { ,+`1/  
  return OpClass::execute(lt(t)); u#TRm?s  
} v/dyu  
frB~ajXK  
} ; v2X>%  
Nr24Rv  
h>jLhj<07W  
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 wNzALfS  
好啦,现在才真正完美了。 tu.Tvtudzj  
现在在picker里面就可以这么添加了: p'# (^  
X~ca8!Dq  
template < typename Right > 6|# +  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f+*wDH  
  { tl.I:A5L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Vaj4p""\F  
} a~#MMl  
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。 ci]IH]x  
6$42 -a%b  
Mlr]-Gu5Z  
>cVEr+r9t  
|g o jb  
十. bind g.3 . C?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xc|pl!ns  
先来分析一下一段例子 \_H-TbU8  
XQI. z7F  
lHg&|S&J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H)#HK!F6f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1Q$ePo   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TQ-V61<5  
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。 2?=R_&0 Q  
我们来写个简单的。 J$Huzs#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r3~~4Q4XI>  
对于函数对象类的版本: }d<xbL!#  
p.Y =  
template < typename Func >  p1zT]  
struct functor_trait [=Qv?am  
  { SkGh@\  
typedef typename Func::result_type result_type; `gI`Cq4  
} ; ?`& l Y  
对于无参数函数的版本: oH;0_!  
 ;'^5$q  
template < typename Ret > =P* YwLb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m 6V:x/'=  
  { K6vF}A|  
typedef Ret result_type; F%Te0l  
} ; q]1HCWde  
对于单参数函数的版本: .#py5&`%  
/^#8z(@B  
template < typename Ret, typename V1 > #2N']VP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *k&yD3br-V  
  { eRI'pi[#.  
typedef Ret result_type;  C~C}b  
} ; #bFJ6;g=V  
对于双参数函数的版本: H@!\?5I  
Tt,<@U[/}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vl91I+Ev  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y.KFz9Qv  
  { (%\vp**F  
typedef Ret result_type; zn5U(>=c  
} ; q7itznQSKc  
等等。。。 r9),F.6,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Equj[yw%@  
NGA8JV/U  
template < typename Func > %t*_Rtz\o  
struct func_return :>@6\    
  { P>*B{fi^  
template < typename T > ]u;Ma G=;  
  struct result_1 SGuR-$U`)  
  { <W,M?r+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'X()|{  
} ; AFd3_>h  
=F!_ivV  
template < typename T1, typename T2 > 4#pn ]  
  struct result_2 PS" ,  
  { rQ_!/J[9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z0Tpz2m  
} ; RW4}n< 88  
} ; ||M;[-JoJ  
?`m#Y&Oi  
>";I3S-t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o09)esy  
\ O*8%  
template < typename Func, typename aPicker > ;IN!H@bq  
class binder_1 #84<aM  
  { F&ud|X=m  
Func fn; -r.Qy(}p  
aPicker pk; PrA?e{B5m  
public : lT`y=qR|  
0E6>P E;  
template < typename T > S;!l"1[;  
  struct result_1 : h"Bf@3  
  { {8!\aYI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W@X/Z8.(  
} ; ~1_v;LhH5+  
29W~<E8K-  
template < typename T1, typename T2 > Dz<"eyB\  
  struct result_2 ;y"=3-=vM"  
  { f!|$!r*q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3Pj#k|(f[0  
} ; 7P& O{tl(  
({"jL*S,q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A/WmVv6  
D*!UB5<>/t  
template < typename T > ^Po^Co  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *wSz2o),  
  { f WUFCbSU  
  return fn(pk(t)); z5V~m_RO  
} RDX$Wy$@L  
template < typename T1, typename T2 > E%B:6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;x]CaG)f  
  { !x%$xC^Iz  
  return fn(pk(t1, t2)); B)5 QI  
} 3lkz:]SsE  
} ; xsPY#  
uBr^TM$k&  
XL10W ^  
一目了然不是么? !foiGZ3g  
最后实现bind HDV@d^]-  
4#dS.UfI  
( 04clU^F  
template < typename Func, typename aPicker > qs9q{n-Aj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  T:~c{S4&  
  { |8DMj s()*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u\&F`esQ2  
} | Ns-l (l  
E`M, n ,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n`W7g@Sg#I  
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。 Rxl )[\A*  
n7CwGN%  
十一. phoenix lhp.zl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^V5VRGq  
]J] ~i[  
for_each(v.begin(), v.end(), \dB)G<_  
( ,V>7eQt?  
do_ sI&|qK-(  
[ <Qx]"ZP%  
  cout << _1 <<   " , " :u ruC  
] _J N$zZ{  
.while_( -- _1), B&bQvdp  
cout << var( " \n " ) "8BZj;yS  
) jDyG~de  
); UWf@(8  
NFAjh?#  
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: $,s"c(pv[,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [v,Y-}wQ)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t'7A-K=k3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eG\|E3Cb9  
OYbgt4  
h)~i ?bq!/  
template < typename Cond, typename Actor > H N )@sLPc  
class do_while eHIsTL@Fp  
  { <kc9KE  
Cond cd; `~+1i5-}  
Actor act; Z7$"0%  
public : WxgA{q7:  
template < typename T > Xy[*)<  
  struct result_1 ,`su0P\%#.  
  { :S_3(/} \  
  typedef int result_type; z:Q4E|IX  
} ; +|iJQF  
x2_?B[z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9pehQFfH  
IXz)xdP  
template < typename T > y%wjQC 0~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &_Vd  
  { Z1&<-T_  
  do u/,ng&!  
    { gf]k@-)  
  act(t); 2B !Bogs  
  } ;oT!\$Mu  
  while (cd(t)); +eIX{J\s  
  return   0 ; $Fr>'H+i  
} sX,."@[  
} ; DV6B_A{kI  
kJfMTfl,  
Jh6 z5xUV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1>"Yw|F-|3  
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。 aj\ zc I  
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。 sf(2~BMQI  
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。 U6sPJc<  
下面就是产生这个functor的类: bS2)L4MQY  
$I$ B8  
V`,tu `6  
template < typename Actor > 9Q.}jV  
class do_while_actor ww^!|VVa  
  { &>KZ4%&?  
Actor act; 0Xe?{!@a  
public : :tTP3 t5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \c .^^8r  
'v42QJ"{  
template < typename Cond > tl@n}   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =eB^( !M  
} ; -Y:^<C^^&8  
xBevf&tP  
0;6 ^fiSY;  
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( YNa  
最后,是那个do_ >ow5aOlQ&  
>oOZDuj   
2(%C  
class do_while_invoker F2bAo6~R  
  { \5ZDP3I  
public : mY& HK)  
template < typename Actor > fMSB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CEMe2~  
  { 5Y}=,v*h}  
  return do_while_actor < Actor > (act);  +bC=yR  
} \'}? j-8  
} do_; FsXqF&{  
B?|url6h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +. `  I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 + NpH k  
最后来说说怎么处理break和continue q n2X._`  
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。 ^CtA@4  
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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