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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dYyW]nZ&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #` +]{4hR  
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, 6_U |(f  
m;h<"]<  
kV 1vb  
E0`[G]*G  
  class filler k2OM="Ei}  
  { S$K}v,8.sr  
public : kr{)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]-KV0H  
} ; .Qfnd#  
u 6(GM  
ss; 5C:*y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b8cVnP  
eKJ:?Lxv;  
Bhx<g&|j  
leIy|K>\m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #gI&lO*\gr  
bx7\QU+  
hpjUkGm5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fD(7F N8  
;ct)H* y  
!Y|8z\ Q  
Q!x`M4   
二. 战前分析 GY7s  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .d e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hU)'OKe  
x?rbgsB5&  
vQy$[D*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \KN dZC?V2  
  /* --------------------------------------------- */ 4$F:NW,v:)  
vector < int *> vp( 10 ); W'V@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pEkOSG  
/* --------------------------------------------- */ `1$y(w]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iz$FcA]  
/* --------------------------------------------- */ 0&Qsk!-B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b^%?S8]h  
  /* --------------------------------------------- */ @?Fx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6I5o2i  
/* --------------------------------------------- */ Liij{ahm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hMz&JJ&B  
;{]8>`im&4  
w'|&5cS  
-}<d(c  
看了之后,我们可以思考一些问题: u2\+?`Ox  
1._1, _2是什么?  *[VEF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @Mzz2&(d U  
2._1 = 1是在做什么? N:OD0m%`)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QP+c?ct}hF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Esb ?U|F4  
(lieiye^  
6GY32\Ac  
三. 动工 q%DVDq( z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A"0wvk)UcY  
HRj7n<>L=  
([[)Ub$U  
sE-x"c  
template < typename T > >kt~vJI  
class assignment v3?kFd7%H~  
  { 9jqO/_7R+  
T value; y-%nJD$  
public : N4A&"1d&  
assignment( const T & v) : value(v) {} \y[Bu^tk  
template < typename T2 > O<4Q$|=&?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FPvuzBJ  
} ; KlY,NSlQ  
7[4_+Q:}  
t3pZjdLJd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j p!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  V+peO  
"3\oQvi.  
]cn/(U`  
 \C!%IR  
  class holder gW'P`Oxw  
  { o<Xc,mP  
public : h U 9\y  
template < typename T > P/C&R-{')  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TNyK@~#m  
  { D8)O4bh  
  return assignment < T > (t); ;,<r|.6U  
} g@<sU0B  
} ; VV?]U$  
rn5"o8|  
Vxp$#3 ;S  
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: $dlnmNP+  
UedvA9$&;  
  static holder _1; BjH~Ml2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a];BW)  
N8,EI^W8Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xN e_qO  
而不用手动写一个函数对象。 #S@UTJa  
~!8%_J_  
K?5B>dv@A  
B*- ToXQQr  
四. 问题分析 xIS\4]F?r  
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。 ]cx"  
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。 L{cK^ ,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wrz+2EP`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M,.b`1-w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (iHf9*i CV  
R2Twm!1  
五. 问题1:一致性 66I|0_  
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?| Q mb[ e>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c+@d'yR  
9 eSN+q  
struct holder &eThH,w$2  
  { h g%@W  
  // 2(c<U6#C'l  
  template < typename T > Z-N-9E  
T &   operator ()( const T & r) const mA&RN"+V  
  { *]{9K  
  return (T & )r; XX]5T`D  
} gGtep*k  
} ; w o-O_uZB  
LVPt*S=/  
这样的话assignment也必须相应改动: Jo6~r-  
-D!#W%y8  
template < typename Left, typename Right > 7sQ]w   
class assignment }4bB7,j  
  { '_q: vjX  
Left l; m&Y; /kr  
Right r; v YRt2({}Z  
public : Fpj6Atk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3e!3.$4M  
template < typename T2 > j33P~H~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6MLN>)t  
} ; w5dI k]T  
1R5\GKF6o  
同时,holder的operator=也需要改动: f_i"/xC-/  
~pd1 )  
template < typename T > 2a._?(k_y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dO 1-c`  
  { }@ O|RkY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QrNL7{  
} /%J&/2Wz  
*j_fG$10g  
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。 V e$5w}a4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <B ]i80.  
ps!5HZ2:  
return l(rhs) = r; "Cyo<|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~uhyROO,G"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GvZac  
b2/N H1A  
template < typename Tp > .R$+#_  
class constant_t !^>LOH>j  
  { g:.,}L  
  const Tp t; e6{[o@aM{  
public : Wvut)T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E]u'MX  
template < typename T > Z!]U&Ax`Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !OuTXa,I H  
  { |g?/~%7  
  return t; [}9XHhY1O=  
} I |<+'G  
} ; G)tq/`zNw  
hVT=j ?~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N1s $3Ul  
下面就可以修改holder的operator=了 &m%Pr  
d}wa[WRv   
template < typename T > +c]N]?k&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uJ IRk$  
  { v' 9(et  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (Qx-KRH  
} (jo(bbpj  
PBAz` y2  
同时也要修改assignment的operator() {x&jh|f`g  
^O$[Y9~*  
template < typename T2 > uwH)/BW)[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \[IdR^<YM  
现在代码看起来就很一致了。 _Y ><ih  
=|6^)lt$  
六. 问题2:链式操作 7>#L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t'=~"?T/o  
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。  &aevR^f+  
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。 6XOpB^@  
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。 +}(B856+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S,`Sq8H  
a_pCjG89  
template < typename T > rd"]@ ~v1  
struct result_1 Iu1Sj`A  
  { :i,c<k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <SC|A|  
} ; 2,XqslB)  
#hE3~+ i  
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: P2 K>|r  
z[lRb]:i[  
template < typename T > B 1d%#  
struct   ref LHHDt<+B  
  { y9G57D  
typedef T & reference; C>\!'^u1  
} ; e}Af"LI  
template < typename T > se n{f^U  
struct   ref < T &>  Sj{rvW  
  { vn%U;}  
typedef T & reference; 2GD mZl  
} ; EkjK92cF  
3 ?|; on  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zIYr0k*%  
S~a:1 _Wl  
template < typename T > _[OEE<(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GaK_9Eg-2  
  { KEVy%AP=*h  
  return l(t) = r(t); PcSoG\- G<  
} v/TlXxfil  
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。 ETWmeMN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &v9PT!R~  
XF f+efh  
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 f/[?5M[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8apKp?~yW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tk#&Ux{ZJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hzPB~obC  
最后的布局是: zS"zb  
                Add ^1Zq0  
              /   \ 6 9I.*[  
            Divide   5 |3T|F3uEX  
            /   \ d7K17KiC  
          _1     3 `E0.PV  
似乎一切都解决了?不。 9Or4`JOO  
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。 +uiH0iGS  
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。 WWs[]zr  
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: v/ 00L R  
<:;:*s3]  
template < typename Right > `~+a=Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `J ,~hK  
Right & rt) const wZ3 vF)2s  
  { xE-`Bb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k -DB~-L  
} J'^$|/Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =jv$ 1  
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。 8 8 =c3^  
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。 TYS\:ZdXF  
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。  H[!Q  
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。 t5v)6|  
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? 7 }MJK)  
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: .L{+O6*c  
. N} }cJq  
template < class Action > Cv(N5mA2  
class picker : public Action Sfa m=.l  
  { ?gMrcc/{  
public : [ma#8p)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Eno2<<  
  // all the operator overloaded 6V6g{6W,/  
} ; I)%jPH:ua  
-L50kk>h  
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。 /?-p^6U  
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: `1}?{ud  
;OCI.S8  
template < typename Right > M "P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;Owu:}   
  { [T#a1!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DMZ aMY|  
} '\E{qlI  
+rpd0s49  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  glX2L ~  
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。 B5r_+?=2e  
eh/OCzWH  
template < typename T >   struct picker_maker 2bxMIr  
  { /IW=+ri  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8+cpNX  
} ; HV7(6VSJ+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x,G6`|Hl  
  { u#,'ys  
typedef picker < T > result; l@J|p#0q  
} ; n)!_HNc9  
ZBq*<VtV  
下面总的结构就有了: +5|nCp6||j  
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。 v/+}FS=  
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。 O36r ,/X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v!hs~DnUZ  
至此链式操作完美实现。 Q~!hr0 ZR  
CuO*>g^K[  
|(v=1#i  
七. 问题3 Ngc+<  
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。 "{"2h>o#D}  
@M?EgVmW  
template < typename T1, typename T2 > &B0&183  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OmbKx&>YGz  
  { 2Wf qgR[3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |5B9tjJ"  
} gO!h<1!  
"Am0.c/  
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: $uB(@Ft.  
q$'&RG  
template < typename T1, typename T2 > oySM?ZE  
struct result_2 <OfzE5  
  { z9O/MHT[w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9<CUsq@i:  
} ; eaP$/U D?  
=e{KtX.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F+S#m3X  
这个差事就留给了holder自己。 3Dvk oV  
    &7u Ra1/R  
|o) _=Fx  
template < int Order >   NX_S  
class holder; tSa%ZkS  
template <> =8_TOvSJ4p  
class holder < 1 > Vn;] ''_  
  { :E`l(sI7J}  
public : (HKm2JuFG  
template < typename T > Gn4b\y%%  
  struct result_1 7N=VVD~!b  
  { ^:ngHue8~  
  typedef T & result; )pa|uH +N  
} ; 4\es@2q  
template < typename T1, typename T2 > P32'`!/:  
  struct result_2 %y+j~]^:  
  { 0EU4irMa  
  typedef T1 & result; B*N8:u  
} ; &r!>2$B\  
template < typename T > P~Owvs/=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jzMGRN/67  
  { Zotv]P2k  
  return (T & )r; XX6)(  
} {v 0(0  
template < typename T1, typename T2 > 0M-AIQ5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kA`qExw%  
  { J<@]7)|U  
  return (T1 & )r1; hJN A%  
} 5L#M7E  
} ; )6WU&0>AU8  
^KR(p!%  
template <> 42LV>X#i  
class holder < 2 > N6'Y N10  
  { P 'k39  
public : ABGL9;.8  
template < typename T > c[q3O**  
  struct result_1 A???s,F_  
  { z[OEg HI  
  typedef T & result; W>Kn *Dy8~  
} ; / KM+PeO  
template < typename T1, typename T2 > tWI hbt  
  struct result_2 Xw)+5+t"{  
  { JJXf%o0yq  
  typedef T2 & result; 7lu;lAAP  
} ; G>"[nXmcu  
template < typename T > 8nM]G4H.f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const St<\qC  
  { u"ow?[E  
  return (T & )r; 5T`39[Fya  
} je\UfEo%  
template < typename T1, typename T2 > #a| 5A:g%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &#.&xc2sRZ  
  { ;$]R#1i44  
  return (T2 & )r2; UQ y+ &;#5  
} EIAT*l:NW  
} ; oT w1w  
hQO~9mQ+!  
Lm/^ 8V+  
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> >。 1Mqz+@~11  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NDi@x"];  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {S c1!2q  
&Jz%L^  
return l(i, j) = r(i, j); -xXM/3g1u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;2^=#7I?  
}T6jQ:?@  
  return ( int & )i; $: -Ptm@  
  return ( int & )j; ~W4<M:R  
最后执行i = j; }v{F9dv  
可见,参数被正确的选择了。 XOoND  
TG($l2  
71eD~fNdx  
^H>vJT  
e_e|t>nQ  
八. 中期总结 KW)yTE<  
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\Oq9}^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wTLHg2'y^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,}<v:!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }x+{=%~N  
_\"?:~rUN  
$W)FpN;CW/  
r\yj$Gu>(  
\J6T:jeS,  
Jyn>:Yq(  
九. 简化 p?%G|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。 G[jCmkK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5p750`n  
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: ~k&b3-A}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,]+6kf5  
  +-*/&|^等 I6UZ_H'E  
2. 返回引用。 c~cYNW:  
  =,各种复合赋值等 mZORV3bN  
3. 返回固定类型。 om(#P5cSM;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B^oXUEOImq  
4. 原样返回。 p B )nQ5l'  
  operator, (2S,0MHk  
5. 返回解引用的类型。 _3`{wzMA  
  operator*(单目) OyVp 3O  
6. 返回地址。 4ed( DSN  
  operator&(单目) t &*$@0A  
7. 下表访问返回类型。 t4nAy)I)P  
  operator[] 6$IAm#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X)Kd'6zg  
  operator<<和operator>> Yu'lD`G  
[ %r :V"  
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。 XI pXP,Yy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w+Ag!O}.L  
W8\K_M}  
template < typename Left > norWNm(n  
struct value_return nF05p2Mh  
  { &B[$l`1  
template < typename T > ;]|Z8#s  
  struct result_1 2@=JIMtc  
  { 1Ocyrn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =6/0=a[  
} ; 9Y~A2C  
C^.:{  
template < typename T1, typename T2 > W0X?"Ms|a  
  struct result_2 }9jy)gF*e  
  { dqnxhN+&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C";F's)  
} ; ?DA,]aa-  
} ; ']>@vo4kK{  
#R@{Bu=C  
:FB#,AOa_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ly lw('zZ  
]V?\Qv/.=  
下面我们来剥离functor中的operator() dtr8u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uk5jZ|  
]k5l]JB  
return l(t) op r(t) 2vT>hC?oHz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #"=_GA^.{  
return op l(t) cOq^}Ohan  
return op l(t1, t2) 7 i,}F|#8  
return l(t) op A2!7a}*1(  
return l(t1, t2) op k?KKb /&b  
return l(t)[r(t)] )EcE{!H6+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j-ZKEA{:1  
=EgiV<6vcH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T dlF~ca|  
单目: return f(l(t), r(t));  k/ls!e?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q3#07o_dV  
双目: return f(l(t)); wz<YflF  
return f(l(t1, t2)); x~rIr#o  
下面就是f的实现,以operator/为例 7'k+/rAO  
43^%f-J 5  
struct meta_divide 8lh{ R  
  { dUyit-  
template < typename T1, typename T2 > LcI,Dy|P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *2Il{KO A^  
  { T}jryN;J5  
  return t1 / t2; 8(&Jy RT  
} :$lx]  
} ; % V/J6  
Y1vl,Yi  
这个工作可以让宏来做: aOFF"(]Cl  
Zu951+&`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CXwDG_e  
template < typename T1, typename T2 > \ QK)"-y}"g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *"2TT})   
以后可以直接用 +}@1X&v:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >vF=}1_L  
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 D7T(B=S6  
(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。。。) -$yNJ5F`  
%{Ez0XwGCn  
$y S7u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x<W`2Du  
OsAH!e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z<T%:F  
class unary_op : public Rettype t`1E4$Bb\  
  { z'GYU=  
    Left l; M}MXR=X,  
public : LT']3w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^W+q!pYM9+  
&>y[5#qOl  
template < typename T > 2A'!kd$2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,R_ KLd  
      { `&xo;Vnc  
      return FuncType::execute(l(t)); ?UuJk  
    } aUUr&yf_L  
Exd$v"s Y  
    template < typename T1, typename T2 > tp"dho  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AvnK?*5!@  
      { 6Tjj++b(*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #/!fLU@  
    } huVw+vAA  
} ; Y?G\@ 6  
{YnR]|0&  
=g| e- XC  
同样还可以申明一个binary_op Ln-/ 9'^  
_EMq"\ND  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F/GfEMSE  
class binary_op : public Rettype ti$d.Kc(  
  { v%N/mL+5L  
    Left l; H 6 i4>U*  
Right r; ')ZxWYT O^  
public : evOy Tvc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Teq1VK3Hr  
AfAg#75q  
template < typename T > T4MB~5,i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bV|(V>  
      { n/*BK;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )\fAy  
    } |Yq0zc!  
)c~1s  
    template < typename T1, typename T2 > wV\;,(<x=%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %@JNX}Y'  
      { zzmZ`Ya  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5cLq6[uO  
    } f%r0K6p  
} ; ={_.}   
` @.  
l"9.zPvT<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zdY+?s)p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q:2Vw`g'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CZE!rpl  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 llG^+*Y8t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2BTFK"=U  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GMc{g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qn`$xY9mT  
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) <?|v-(E  
下面是修改过的unary_op s-^B)0T!  
(S ~|hk^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vq[L4  
class unary_op :5kgJu  
  { )Rhy^<xH  
Left l; ~~J xw ]  
  QiDf,$t|,  
public : ( `V  
`dB!Ia|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w[g(8 #*  
CE :x;!}cd  
template < typename T > ZM)Y Rdh  
  struct result_1 {P'TtlEp  
  { <PBrW#:'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4=]CAO=O  
} ; "6.JpUf  
<hG=0Zcr  
template < typename T1, typename T2 > q:OSQ~U_  
  struct result_2 p7.j>w1F  
  { 45cMG~]p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; | CNsa  
} ; S;0,UgB1  
*.g0;\HF  
template < typename T1, typename T2 > 8<z]rLQw?%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P(z#Wk  
  { [X >sG)0S~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fC!]MhA"i  
} o_un=ygU  
+APf[ZpU  
template < typename T > gQpF(P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OKDBzl  
  { ^:JZ.r  
  return OpClass::execute(lt(t)); P\"|b\O1  
} h-"c )?p  
m%8idjnG  
} ; WM8 Ce0E  
l.tNq$3pS  
JXR_klx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -49z.(@ki  
好啦,现在才真正完美了。 U p1&(  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7C7eX J9q  
zbL!q_wO  
template < typename Right > z"`q-R }m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zE"ME*ou  
  { Q}G'=Q]Juz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'B;aXy/JC  
} -Fcg}\9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <|= UrG  
mp2J|!Lx  
+J`EBoIo  
d ]LF5*i  
EYc, "'  
十. bind ?A|8J5E V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 hr%O4&sa  
先来分析一下一段例子 oObm5e*Z  
/rsr|`#  
xFZA1 8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i#I+   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r81YL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,Y~{RgG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :Mz$~o<  
我们来写个简单的。 #V4kT*2P)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hQ!slO  
对于函数对象类的版本: *2O4*Q1  
R:+2}kS5e{  
template < typename Func > J)O1)fR  
struct functor_trait iV X12  
  { KjR^6v  
typedef typename Func::result_type result_type; W@NM~+)e  
} ; !,}W|(P)  
对于无参数函数的版本: 5m,{?M`  
?haN ;n6'  
template < typename Ret > .k5 TQt  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  |*079v  
  {  j{,3!  
typedef Ret result_type; ZM oV!lu  
} ; :O:Rfmr~  
对于单参数函数的版本: 1 h(oty2p  
i3I'n*  
template < typename Ret, typename V1 > b#p)bcz!I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J{$+\  
  { D`]Lm24_]  
typedef Ret result_type; sY__ak!>  
} ; FoM4QO  
对于双参数函数的版本: (uG.s%I  
T.kmoLlH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r(`;CY]@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .5+*,+-  
  { "oZ]/(  
typedef Ret result_type; 0-~Y[X"9.  
} ; qJQE|VM&  
等等。。。 D$g|f[l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *<*{gO?Q4  
z)Xf6&  
template < typename Func > O@[c*3]e  
struct func_return TQm x$  
  { *_d+cG  
template < typename T > }IvJIr  
  struct result_1 xz#;F ,`ZR  
  { Xv 3u}nPMq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6zs&DOB  
} ; Eq-fR~< 9  
%+oWW5q7  
template < typename T1, typename T2 > zmkqqiDp_  
  struct result_2 "'H$YhY]  
  { ^.Cfa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &fA`Od6l"  
} ; ,j wU\xo`C  
} ; .#R\t 7m%  
n k]tq3.[  
\a+F/I$hwa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~Nf0 1,F  
=W)Fa6P3j(  
template < typename Func, typename aPicker > 0gPz|v>z  
class binder_1 jI@0jxF  
  { B e+'&+  
Func fn; BMU}NZA  
aPicker pk; )#[?pYd  
public : v'*  
u2K{3+r`'  
template < typename T > Db\.D/ 76  
  struct result_1 RC Fb&,51  
  { f XxdOn.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y [e $  
} ; fI} Z`*  
P\;lH"9  
template < typename T1, typename T2 > xdp!'1n."g  
  struct result_2 `*e',j2}UU  
  {  g#~jF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %cG6=`vR  
} ; E^L  
x<60=f[O2R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PCnE-$QH  
M $#zvcp  
template < typename T > ~PaD _W#xP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a`(6hL3IT  
  { QlI g'B6  
  return fn(pk(t)); r=4'6!  
} T8>:@EL-k  
template < typename T1, typename T2 > h8 >7si  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wl^bvHG  
  { OQaM47"  
  return fn(pk(t1, t2)); x3T)/'(  
} Zoj.F  
} ; s`xp6\$  
rklr^ e  
=[(1u|H 9  
一目了然不是么? UBuk-tq  
最后实现bind xc Wr hg  
84)$ CA+NX  
NUiZ!&  
template < typename Func, typename aPicker > jV8mn{<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s4P8PDhz  
  { m9ts&b+TE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -[i9a:eRM  
} PXm{GLXRS;  
kt%9PGw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2\l7=9 ]\3  
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。 7!w@u6Q  
Gnp,~F"  
十一. phoenix fL ng[&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "5%G [MB  
Tk $rwTCl  
for_each(v.begin(), v.end(), "5Oog<  
( QD]Vfj4+  
do_ QR2J;Oj_  
[ GZ/.eYE  
  cout << _1 <<   " , " ?H eC+=/Z  
] 8Fx~i#FT  
.while_( -- _1), \D?6_ ,O  
cout << var( " \n " ) r!V#@Md  
) Smo^/K`f9  
); bB3Mpaw@  
SEXeK2v  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dG.s8r*?M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor '@2pOq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mA(K`"Bfh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H&E c *MT  
w;0NtV|  
RO'MFU<g  
template < typename Cond, typename Actor > J6Hw05%0=  
class do_while +`kfcA#pi  
  { sn_]7d+ Q  
Cond cd; |4YDvDEJi  
Actor act; Un^QNd>  
public : vrm[sP  
template < typename T > sI/Hcm  
  struct result_1 YoGnk^$  
  { gsI"G  
  typedef int result_type; D#x D-c  
} ; s6OnHX\it7  
G5ebb6[+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~Lhq7;=H?O  
QOlm#S  
template < typename T > d,iW#,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zq2dCp%  
  { UMm<HQ  
  do 8/U=~*` _  
    { '{\VO U  
  act(t); yX$I<L<Suz  
  } W)1)zOD  
  while (cd(t)); cn v4!c0  
  return   0 ; bsC~ 2S\o  
} :HYqm*v;W  
} ; %h g=@7,|  
= PcmJG]  
zwN;CD1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @R9zLL6#7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T_\HU*\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &1%W-&bc6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z{EHV7  
下面就是产生这个functor的类: M]!R}<]{  
Z%D*2wm4  
!(*mcYA*W  
template < typename Actor > >J[g)$,  
class do_while_actor =#&K\  
  { P.gk'\<k  
Actor act; }$hxD9z  
public : ] ^to r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v/c8P\  
`mQY%p|  
template < typename Cond > F_/]9tz?;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H;k;%Zg;  
} ; 3uwu}aw  
`FH Hh  
a^ <  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7B_;YT  
最后,是那个do_ X, <&#l  
KM g`O3_16  
6i( V+  
class do_while_invoker LZMdW #,[  
  { ZwAX+0  
public : [`_&d7{-4b  
template < typename Actor > U u(ysN4`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hqnJ@N$yY  
  { r42[pi]F  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?1xBhKq  
} nZfTK>)A0  
} do_; @CP"AYB #  
9bPQD{Qb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x +! <_p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g (33h2"  
最后来说说怎么处理break和continue : :uD%a zd  
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。 z_*]joL  
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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