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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pY )x&uM!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XL.f `N.O  
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, .9B@w+=6  
.qZz 'Eq[  
Y8v[kuo7  
!0Nf`iCQ(  
  class filler "D_:`@V(  
  { $Uy+]9  
public : Q}lCQK/g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;iKtv+"  
} ; W5`pQdk  
J.4U;A5  
[ R+M .5  
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: j0{`7n  
<zn)f@W  
*|\bS "  
fTy:Re  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p$1 'e,G  
i]k)wr(  
E#rQJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bt@?l]Y  
1%B9xLq  
^"?a)KC  
~210O5^  
二. 战前分析 vJ'22)n  
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。 #1'q'f:7 &  
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 $#D#ezvxe  
W1"NKg~4  
T=42]h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jH<Sf: Y(  
  /* --------------------------------------------- */ qfJ2iE|o2.  
vector < int *> vp( 10 ); }WC[ <AqI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^z)De+,!4  
/* --------------------------------------------- */ uVU)LOx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \os"w "  
/* --------------------------------------------- */ Qv ~@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vPYHM2  
  /* --------------------------------------------- */ ^|Fy!kp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?o+%ckH  
/* --------------------------------------------- */ X+A@//,7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >Df; 1:U  
Iga +8k  
u,8)M' UU  
W>w(|3\  
看了之后,我们可以思考一些问题: (N&?Z]|yr  
1._1, _2是什么? ,iao56`E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |A*4Fuc&  
2._1 = 1是在做什么? )HE{`yiLL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M("sekL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \w1XOm [)  
yD& Y`f#  
|33t5}we  
三. 动工 sHBTB6)lx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nm<VcCc  
gkxHfm  
=Y|( }92  
{u y^Bui}  
template < typename T > s&V sK#  
class assignment N}n3 +F  
  { ;[ Dxk$"  
T value; 1\@PrO35J  
public : Ow>u!P!  
assignment( const T & v) : value(v) {} M.y!J  
template < typename T2 > w`8H=Hf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !YGHJwW:  
} ; %+Nng<_U\T  
KZg2`8F   
E@k'uyIu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /hqn>t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /# Jvt  
QpQ2hNf  
&Cj~D$kDEu  
<S7SH-{_\  
  class holder 0!YVRit\N  
  { Heh&;c  
public : bK#ZY  
template < typename T > IxUj(l1Fm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x^)?V7[t  
  { \PT!mbB?  
  return assignment < T > (t); xV+\R/)x  
} ws`r\k]3J  
} ; bf.+Ewb(  
)?radg  
+pT;; 9  
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: d!T,fz/-.  
<7ANXHuSW  
  static holder _1; ] +%`WCr9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {ST8'hY  
dL4VcUS.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |=:@<0.'  
而不用手动写一个函数对象。 f eB ?  
i03S9J  
ul N1z  
uZ_?x~V/  
四. 问题分析 r0k :RJP  
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。 ^pe/~ :a  
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。 R&t2   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P]}:E+E<.I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W?E01"p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [V?HK_~  
bt1bTo  
五. 问题1:一致性 e^\(bp+83  
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?| n7ZJ< ~wl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DC>?e[oOz  
6v:L8 t$"  
struct holder o-_,l J7o^  
  { +K'YVB U}  
  // g8Y)90 G  
  template < typename T > 0hkYexX73  
T &   operator ()( const T & r) const hA/Es?U]  
  { -u~:Gd*l0  
  return (T & )r; D.7cWR`Wp  
} ?6vGE~ MuR  
} ; ~IO'"h'w  
wb#[&2i  
这样的话assignment也必须相应改动: ~a7@O^q 4  
e]!`94f  
template < typename Left, typename Right > \Qnr0t@0  
class assignment G~&q  
  { BH}rg,]G  
Left l; Xeis_  
Right r; JT6Be8   
public : B[w.8e5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'dQGb-<_<  
template < typename T2 > [}Rs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j";L{  
} ; \mb@-kM)  
gQhYM7NP{5  
同时,holder的operator=也需要改动: Vfq-H/+  
OHngpe4  
template < typename T > [UdJ(cGf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fE|"g'  
  { CIwI1VR^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %dmQmO,  
} vsA/iH.  
) cOBP}j+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 T 9}dgf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZLP0SCkuR  
/8dRql-Ne  
return l(rhs) = r; - t 4F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vls+E o]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _!vuDv%  
j6*e^ B  
template < typename Tp > V2m= m}HQ  
class constant_t Fkqw #s(T  
  { #; P-*P  
  const Tp t; Oeg^%Y   
public : Fv^>^txh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (G>g0(;D-  
template < typename T > T%PUV \LV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C2hB7?UGN  
  { \3 rgwbF  
  return t; &6\E'bBt  
} y?*Y=,"  
} ; o8A(Cg}  
@&Af [X4s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kf' 4C "}  
下面就可以修改holder的operator=了 b u/GaE~  
F'@[ b   
template < typename T > ~f8:sDJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dP/1E6*m  
  { 0n?^I>j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ph7]*W-  
} %$R]NL|  
+4]f6Zz({  
同时也要修改assignment的operator() YipL_&-  
Q"GZh.m  
template < typename T2 > Cj6$W5I m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |s !7U  
现在代码看起来就很一致了。 5q}7#{A  
/yO0Z1G  
六. 问题2:链式操作 q+ 9c81b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =%crSuP  
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。 HAcC& s8  
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。 5mI}IS|@  
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。 j@jUuYuDgl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sH{(=N  
$?|$uMIafp  
template < typename T > T5TA kEVl  
struct result_1 x?G"58  
  { f2M}N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |#O>DdKHT  
} ; R\lUE,o]<q  
7MwS[N%#  
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: @VKN6yHH  
/V E|FTs  
template < typename T > G@6F<L~$1  
struct   ref vqJq=\ .m  
  { }m.45n/  
typedef T & reference; >B+!fi'SS>  
} ; <3[0A;W=1  
template < typename T > te#Wv9x  
struct   ref < T &> LVBE+{P\5?  
  { "VQ7Y`,+  
typedef T & reference; ;0:[X+"(  
} ; !TPKD  
%v<BE tq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e#|YROHf  
Pbl#ieZM  
template < typename T > V*F |Yo:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Na$[nv8qh  
  { C"g bol^  
  return l(t) = r(t); C;XhnqWv+l  
} f2Z(hYH~  
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。 MW|:'D`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fnJt8Y4  
J*+[?FXRL  
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 . MH;u3U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \MB$Cwc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F0/!+ho  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4* V[^mht  
最后的布局是: I"2*}v|  
                Add 7&vDx=W  
              /   \ i&\ c DQ 3  
            Divide   5 dc,qQM  
            /   \ i@#=Rxp  
          _1     3 5b;~&N4~  
似乎一切都解决了?不。 M^jEp  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sk7]s7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 b>L?0p$ej  
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: X \qG WpN%  
$Ahe Vps@@  
template < typename Right > KLgg([  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >IJX=24Rc  
Right & rt) const EjP9/V G@=  
  { > - U+o.o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1;eWnb(  
} 2$FH+wuW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %'.3t|zH  
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。 59BB-R,V  
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。 hd@jm^k  
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。 jR>`Xz  
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。 #M@~8dAH}M  
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? z"f+;1  
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: %F13*hOu  
z[' 2  
template < class Action > j%=X ps  
class picker : public Action vL8Rg} Jh4  
  { oqbhb1D1<  
public : +`uNO<$~f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H h35cj  
  // all the operator overloaded _fS4a134R  
} ; b*1yvkX5  
lN*beOj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B_ bZa  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0[E \h   
gFl@A}  
template < typename Right > UjS+Ddp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r+;k(HMY}[  
  { w@pJ49  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d|>/eb.R  
} <Yg6=e  
h s_x @6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [,(+r7aB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %<fs \J^k  
n'[>h0  
template < typename T >   struct picker_maker <<R2 X1  
  { '}IGV`c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZsSW{ffZ77  
} ; yhrjML2K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e$/y ~!  
  { q1v7(`O  
typedef picker < T > result; QseV\;z  
} ; r+k&W  
5)A[NTNJx  
下面总的结构就有了: E\TWPV'/  
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。 k(o(:-+x  
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。 &hrMpD6z6i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;tQ(l%!  
至此链式操作完美实现。 %J Jp/I  
+*,!q7Gt  
n.t5:SW  
七. 问题3 TU': Rt  
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。 B):ZX#  
Jg)( F|>o  
template < typename T1, typename T2 > \;KSx3o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G|RBwl  
  { JY@bD:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HB`'S7Q  
} (E7"GJ  
C#e :_e]  
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: }zxf~4 1  
P (DEf(  
template < typename T1, typename T2 > v(GnG  
struct result_2 J5n6K$ .d  
  { u})*6l.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !3iZa*  
} ; crOSr/I$  
q*5L",  
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? QAt]sat  
这个差事就留给了holder自己。 6212*Z_Af  
    > ;#Y0  
EZ:? (|h  
template < int Order > ID`Ot{ y  
class holder; K F_Uu  
template <> U;IGV~oT  
class holder < 1 > vH-|#x~  
  { cMF)2^w}  
public : 4`mf^K f  
template < typename T > _'1 7C /  
  struct result_1 ^*4#ZvpG2  
  { 6P}?+ Gc  
  typedef T & result; "U"fsAc#  
} ; Fx}v.A5  
template < typename T1, typename T2 > 5z9hcQAS  
  struct result_2 1LSJy*yY  
  { $] xH"Z%"  
  typedef T1 & result; FyWf`XTO  
} ; H! 5Ka#B  
template < typename T > X@}7 # Vt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lP)n$?u  
  { tmoCy0qWz  
  return (T & )r; gY[G>D=  
} v;5-1  
template < typename T1, typename T2 > ks("( nU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $H.U ~  
  { 37:tu7e~c  
  return (T1 & )r1; sC[#R.eq  
} 6Iv};f"Y  
} ; 1 oKY7i$  
f/Y7@y  
template <> UMBeY[ ?  
class holder < 2 > \Gk}Fer  
  { Z.Z31yF:f  
public : ^Ss <<  
template < typename T > +PLJ  
  struct result_1 L gX2KU"  
  { sx;/xIU|  
  typedef T & result; .@+M6K*  
} ; )'g4Ty  
template < typename T1, typename T2 > c)N_"#&  
  struct result_2 roAHkI  
  { (zy|>u  
  typedef T2 & result; R+He6c!?9  
} ; |0u qW1  
template < typename T > 6tP!(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SJO*g&duQ  
  { !,Gavt7f  
  return (T & )r; Pq35w#`!  
} rfQs 7S;G  
template < typename T1, typename T2 > _C1u}1hW#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GmJ \3]{PZ  
  { s2QgR37s>  
  return (T2 & )r2; rGt]YG#C  
} bOrE86v:  
} ; cdH`#X  
veh=^K%G |  
'cQ`jWZQ  
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> >。 K^GvU0\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >b3IZ^SB#$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )PU\|I0|)e  
:18}$  
return l(i, j) = r(i, j); "FGgem%9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X,o ]tgg=  
_3f/lG?&-  
  return ( int & )i; p>pAU$k{O  
  return ( int & )j; 6OPNP0@r  
最后执行i = j; w8>bct3@  
可见,参数被正确的选择了。 B@\0b|  
C;70,!3  
>2mY%  
*x 2u  
P:X X8&#  
八. 中期总结 55>+%@$,a  
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: x5U;i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hiR+cPSF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GBd mT-7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l`JKQk   
zCwb>v  
E*9W'e~=  
4=* ml}RP  
<sGioMr  
a[lx&CHgI  
九. 简化 @ eP[*Q  
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。 Z>@\!$Mc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xd~lifF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E@="n<uS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oX/#Mct{s  
  +-*/&|^等 }T=\hM  
2. 返回引用。 = &U7:u  
  =,各种复合赋值等 R*O6Z"h  
3. 返回固定类型。 I)G.tJZ e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bqR0./V  
4. 原样返回。 iF+50d  
  operator, gD6BPW~0  
5. 返回解引用的类型。 GlXzH1wZ  
  operator*(单目) )#cGeP A  
6. 返回地址。 R&}{_1dj8  
  operator&(单目) &\r_g!Mh  
7. 下表访问返回类型。 `&/zOMp  
  operator[] v|>'m#Ln2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =Sn!'@%U]  
  operator<<和operator>> pM@0>DVi  
ds QGj&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `qbsDfq@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \3z^/F~  
r\{; ~V  
template < typename Left > nHL(v  
struct value_return z#| tl/aP9  
  { D#&N?< }  
template < typename T > P1QGfp0-J  
  struct result_1 ps?B;P  
  { Wv)2dD2I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5 %aT  
} ; j6)@kW9x  
FY]z*=  
template < typename T1, typename T2 > s|&2QG0'7  
  struct result_2 !ly]{DTmm  
  { Fop "m/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y3I+TI>x  
} ; g8w5X!Z  
} ; ;H8A"$%n~  
+hS}msu'  
(@?PN+68|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /ZKO\q  
T|[ o  
下面我们来剥离functor中的operator() e[8p/hId  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /CN^">|_  
SQbnn"  
return l(t) op r(t)  0$l D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1)M>vdrP  
return op l(t) v 1O* Q  
return op l(t1, t2) z|SLH<~  
return l(t) op b-+iL  
return l(t1, t2) op ]7^YPFc+  
return l(t)[r(t)] BY$%gIB6>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c;bp[ Y3R  
N LC}XL  
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: Aj4i}pT  
单目: return f(l(t), r(t)); HtIM8z#/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p_ QL{gn  
双目: return f(l(t)); I=pT fkTT  
return f(l(t1, t2)); Y0U<l1(|  
下面就是f的实现,以operator/为例 uU>Bun  
gKS0!U  
struct meta_divide ' 7>V4\"  
  { ;^FV  
template < typename T1, typename T2 > *Oo2rk nQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C sn"sf  
  { I "9S  
  return t1 / t2; uV*&a~  
} hM(|d@)  
} ; 6P!M+PO  
5o2;26c  
这个工作可以让宏来做: 1< ;<?  
F\&R nDJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h5ST`jZ  
template < typename T1, typename T2 > \ )}7rM6hv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h4S,(*V$!  
以后可以直接用 X%S?o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cyG3le& +G  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q5/".x^@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pl V]hu27K  
=g$%.  
FU~ Ip  
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 =ex71qj)  
4l E j/#}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5R/!e`(m  
class unary_op : public Rettype >c?Z.of  
  { O!kBp(?]  
    Left l; *)ZDN~z7o  
public : Id(L}i(X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} diGPTV-?$  
(5re'Pl  
template < typename T > )&<BQIv9/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B3]q*ERAo  
      { `\P#TBM  
      return FuncType::execute(l(t)); <l(LQmM;  
    } 2}[)y\`t3  
>Q#_<IcI  
    template < typename T1, typename T2 > Lk6UT)C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @S yGj#  
      { dQQh$*IL?{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aRdzXq#x  
    } 8TZNvN4u  
} ; Q-_&5/G  
vX;WxA<  
Q}2aBU.f  
同样还可以申明一个binary_op eYMp@Cx  
|?hNl2m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fx*iAH\e  
class binary_op : public Rettype +*]"Yo~]}  
  { 'kf]l=i[n  
    Left l; :[|4Zn  
Right r; Jw)Uk< \  
public : Eq=~SO%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /-)\$T1d  
s4/4o_[W  
template < typename T > -'r4@='6}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  eme7y  
      { W+d=BnOa8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O%L]*vIr  
    } ^pruQp1X  
T^> ST  
    template < typename T1, typename T2 > $ (/=Wn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ybo:2e  
      { #m=TK7*v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lKWe=xY\B  
    } MwbXZb{#"=  
} ; viB'ul7o  
!Hq$7j_  
_ p%=RIR  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R8|H*5T?+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cw6\'p%l-\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4eH:eCZze  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Iv])s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3-x ;_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UMtnb:ek  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  2%4u/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3v\69s  
下面是修改过的unary_op #uTNf78X  
s krdL.5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >7g #e,d   
class unary_op XhEZTg;  
  { DO*rVs3'p[  
Left l; u}I-#j)wap  
  >b\{y}[  
public : Kk.a9uKI}  
+4L]Z ;k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "x1?T+j4  
lw+54lZX|  
template < typename T > (\8IgQ{  
  struct result_1 we:P_\6  
  { BD.&K_AW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M./1.k&@  
} ; z)%Ke~)<\@  
,GeW_!Q[  
template < typename T1, typename T2 > Cb4.N 8  
  struct result_2 K;8{qQ*  
  { /1@py~ZX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h2jrO9  
} ;  *.us IH2  
^%5 ;Sc1V  
template < typename T1, typename T2 > -HwqR Y s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g"{`g6(+  
  { c1tM(]&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KWS\iu  
} 5J-slNNCQ  
!w1 acmo<_  
template < typename T > jXPf}{^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -6W$@,K  
  { VwN=AFk Oj  
  return OpClass::execute(lt(t)); }!uwWBw`  
} %y)]Q|  
bblEZ%  
} ; fJ  GwT  
:W.pD:/=v  
xLdkeuL[%  
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 :]icW ^%  
好啦,现在才真正完美了。 rF$ S  
现在在picker里面就可以这么添加了: }wB!Bx2  
&E]<KbVx  
template < typename Right > s .@Szq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /&H l62Ak  
  { 4`Cgz#v {  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U:AB%gr[  
} ], IQ~  
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。 _WGWU7h  
y*Gq VA[  
s"`Oj5  
~tLvD[n[  
' %&-`/x  
十. bind Z,-J tl  
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。 QYj*|p^x  
先来分析一下一段例子 EK Ac>g  
q>s`G  
4j}.=u*X7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \j<aFOT(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TyvUdU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6>3zD)tG  
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。 dUBf.2 ry  
我们来写个简单的。 cJ>^@pd{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q&&uX-ez5W  
对于函数对象类的版本: Ld'3uM/  
EUq6) K  
template < typename Func > +f}w+  
struct functor_trait [,Y;#;   
  { XM3~]  
typedef typename Func::result_type result_type; Z1h6Y>j  
} ; MH]?:]K9V  
对于无参数函数的版本: t Kjk<  
*CVI@:Q9  
template < typename Ret > ti<;>P[4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iA4VT,  
  { +3pfBE|  
typedef Ret result_type; X;{U?`b-  
} ; H:t2;Z'  
对于单参数函数的版本: QZ5%nJme_  
AY]rQ:I  
template < typename Ret, typename V1 > z-|d/#h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >?{> !#1  
  { 618bbftx{  
typedef Ret result_type; YCBUc<)  
} ; ^C8f(  
对于双参数函数的版本: 2bf#L?5g/  
_Ry  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O_D;_v6Ii+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s ~i,R  
  { x&gS.b*  
typedef Ret result_type; ?o d*"M  
} ; OQ<NB7'n0A  
等等。。。 7': <I- Fm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hw&~OJeo  
"; ?^gA  
template < typename Func > =V^8RlBi  
struct func_return V/8yW3]Xy  
  { (Jy > ,~O  
template < typename T > zQtx!k=  
  struct result_1 a{iG0T.{Yh  
  { s`L>mRw`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %U$%x  
} ; Z15b'^)?9  
j2:A@ a6  
template < typename T1, typename T2 > iu'rc/=V  
  struct result_2 7=4V1FS6i  
  { m6 a @Y<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xx=.;FYk  
} ; I=V]_Ik4 N  
} ; f>+:UGmP  
EJO6k1  
Z9lfd6MU,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +|Qe/8Q  
nB , &m&  
template < typename Func, typename aPicker > YRP$tz+ _  
class binder_1 }!Xj{Eoc  
  { r/6h}  
Func fn; B ? D|B  
aPicker pk; -\fn\n  
public : f<( ysl1[  
i9y&<^<W  
template < typename T > ESv&x6H  
  struct result_1 9@z"~H  
  { ' |K408i   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }Z\PE0  
} ; mkt%|Kb.  
$Z^HI  
template < typename T1, typename T2 > vh^,8pPy  
  struct result_2 SgPvQ'\  
  { k-\RdX)E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "# BI"  
} ; Sf*b{6lcC  
= eDi8A*~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8_F5c@7  
Wi(Ac8uh  
template < typename T > `>cBR,)r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P ||:?3IH  
  { `V[{,!l;X  
  return fn(pk(t)); DZ Q=Sinry  
} !z]2+  
template < typename T1, typename T2 > :vkTV~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sq,x57-  
  { u4a(AB>S  
  return fn(pk(t1, t2)); %Cz&7qf"  
} lUd;u*A  
} ; oMV<Yn_<  
xMu[#\Vc  
:v!e8kM\x  
一目了然不是么? V>&WZY  
最后实现bind aqk0+  
<,!e*V*U  
@Js^=G2  
template < typename Func, typename aPicker > s8/y|HN^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x4C}AyR  
  { E9IU,P6a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "NgfdLz  
} /RzL,~]  
#DI%l`B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rVE!mi]%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +q/ j  
OJGEX}3'  
十一. phoenix V9 dRn2- [  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L:ox$RU  
.MzVc42<  
for_each(v.begin(), v.end(), <n)J~B^  
( S}Q/CT?au  
do_ 4iD-jM_D  
[ ([r4N#lx  
  cout << _1 <<   " , " ?W*{% my  
] ke sg]K  
.while_( -- _1), /7 CF f&4  
cout << var( " \n " ) b V5{  
) S~9K'\vO  
); h2SVDKj  
n\v;4ly^  
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: c&{1Z&Y  
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 (|<e4HfZL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  jIMT&5k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;wi}6rF%[i  
7<<-\7`  
F~`Yh6v  
template < typename Cond, typename Actor > mIK-a{?G  
class do_while aL9 yNj}2  
  { ] rP^  
Cond cd; <QlpIgr  
Actor act; `K,{Y_  
public : q`HuVilNH  
template < typename T > CEwMPPYnD  
  struct result_1 [z2XK4\e1T  
  { h%9>js^~  
  typedef int result_type; pSjJ u D  
} ; 66P'87G  
U7)#9qS4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lEcZ/  
qqL :#]lV5  
template < typename T > yqEX0|V%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k`l={f8C  
  { \~sc6ho  
  do i `m&X6)\j  
    { TzaR{0 1  
  act(t); 0rt@4"~~w  
  } y9K U&L2  
  while (cd(t)); m#}41<  
  return   0 ; R&>G6jZ?8  
}  /$Qs1*  
} ; $+ z 3  
e -!6m #0  
r8.`W\SKX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jL }bGD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ic 5TtN~/>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jGg,)~)Y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Frn<~  
下面就是产生这个functor的类: #?OJ9pyG'  
;PS V3Zh  
<r9L-4  
template < typename Actor > CIxa" MW  
class do_while_actor 'YKzs;y$  
  { )8cb @N  
Actor act; *^ZJ&.  
public : S55h}5Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ; _ziRy  
y% Q0* _  
template < typename Cond > ,Y:ET1:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L;7u0Yg  
} ;  !^yH]v  
= 9Ow!(!@  
h SeXxSb:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a2!U9->!  
最后,是那个do_ 43VBx<"  
~WjK'N4n5  
=bBV A0y  
class do_while_invoker L">\c5ca  
  { mn].8 F  
public : u ?-|sv*  
template < typename Actor > )+ V)]dS@%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K7 J RCLA  
  { 1dhuLN%Ce  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6e;POW  
} VLfc6:Yg  
} do_; i V$TvD+  
EV'i/*v}\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ke;eI+P[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mo?*nO|-  
最后来说说怎么处理break和continue fTOGW`s^  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Ud_7>P$a  
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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