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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QBmARQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CZy!nR!  
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, 5 3+C;]J  
 ]x1ba_  
5:+x7Ed  
fZs}u<3Q)  
  class filler r"L:Mu  
  { q%s<y+  
public : @B)5Ho  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZdhA:}~^E  
} ; }lkU3Pf1U  
 (=%0x"'  
9nd,8Nji  
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: 3cqc<  
t:'^pYN:g  
Q9X+H4`}y  
Ta8lc %0w3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TY+Rol;!  
:2t?0YR  
#%CB`l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RLVz"=  
3 lKBwjW  
E_xCRfw_i]  
;|vn;s/  
二. 战前分析 x50ZwV&j  
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。 |dqAT.  
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 F^DDN7AKH  
Cm6%wAzC  
3jM+j_n R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }(UU~V  
  /* --------------------------------------------- */ OYIH**?  
vector < int *> vp( 10 ); y(6*)~Dh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yMe;  
/* --------------------------------------------- */ ESY\!X:|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uWrvkLGN  
/* --------------------------------------------- */ Z-'xJq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LeXkl=CC  
  /* --------------------------------------------- */ ,6T3:qkkvF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^s3SzB@  
/* --------------------------------------------- */ &n2dL->*#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R|t.J oP9  
iy,jq5uw  
K2oyHw<mk  
iriF'(1  
看了之后,我们可以思考一些问题: gY!#=?/S  
1._1, _2是什么? `BKV/Xl  
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。 \XgpwvO".  
2._1 = 1是在做什么? N:e5=;6s  
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。 +FlO_=Bu  
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。 aiwKkf`\  
A{KF<Omu  
 C\5"Kb  
三. 动工 }SBpc{ch  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bZzB\FB~  
^Y+P(o$HM  
IO]%AL(.;  
)i*-j =  
template < typename T > dG*2-v^G  
class assignment ).9m6.%Uk  
  { U8R*i7  
T value; `\5u/i'Ca!  
public : |$a!Zx94^  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;-!j,V+$h  
template < typename T2 > MWron_xg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "kg;fF|  
} ; 7,&M6<~  
ftwn<B  
5Cjh%rj(jl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^ woCwW8n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1/% g VB8  
TuX9:Q  
"`&1"*  
>,)tRQS  
  class holder i"J`$u  
  { >%{H>?Hn  
public : uKE?VNC]  
template < typename T > C)xM>M_CB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MiB}10  
  { o"-*,:Qe  
  return assignment < T > (t); oZSPdk  
} WG=~GDS>  
} ; 8ZPjzN>c6  
~|5B   
6 r}R%{  
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: qGrUS_~q*  
}Z Nyd  
  static holder _1; +(l(|lQy$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l11+sqg  
BA(PWX`H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gyf9D]W  
而不用手动写一个函数对象。 b]cnTR2E  
Lx#CFrLQ*  
W_%@nm\y  
L j>HZS$F  
四. 问题分析 I@jXW>$  
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。 (>a8h~Na  
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。 czu?]9;^ Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I5mtr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k^C^.[?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E@%9u#  
%.[jz,;)  
五. 问题1:一致性 09L"~:rg  
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?| Oi-= Fp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +\/1V`  
[,86||^  
struct holder Z0#&D&2sV  
  { FBGe s[,  
  // !)-)*T  
  template < typename T > %]1.)j  
T &   operator ()( const T & r) const L=#nnj-  
  { #WqpU.  
  return (T & )r; X4I+  
} 3GVS-?  
} ; V''?kVJ  
!LAC_ b  
这样的话assignment也必须相应改动: 7I4<Dj  
unD.t  
template < typename Left, typename Right > h#JX$9  
class assignment pr?k~Bn  
  {  e gdbv  
Left l; (\$=de>?  
Right r; Bj*\)lG<  
public : R8bKE(*rxj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T]UrKj/iF  
template < typename T2 > v9 *WM3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,Z$!:U  
} ; 20Z=_},  
h-+vN hH  
同时,holder的operator=也需要改动: C/#?S=w`4  
^d@ME<mb  
template < typename T > AkAQ%)6qV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )o`[wq  
  { @p%WFNR0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {M ^5w  
} ?M B Od9  
8e"MP\0V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J;*2[o.N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L ARMZoyi  
~B\O{5W  
return l(rhs) = r; "@YtxYTW-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  h@CP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G#YBfPmr  
X:mm<4  
template < typename Tp > 3FG'A[x3O  
class constant_t V;d<S@$  
  { 3?Fe( !@  
  const Tp t; VQ;'SY:`  
public : snP]&l+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z:oi @q  
template < typename T > x}~Z[bx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NtNCt;_R7  
  {  6apK  
  return t; D<'G\#n3I=  
} YBL.R;^v  
} ; h{: ]'/@~  
L),r\#Y(v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VV"w{#XKw  
下面就可以修改holder的operator=了 #xw3a<z?u  
"dHo6CT,y_  
template < typename T > Y/T-2)D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |3BxNFe`%  
  { hjz`0AS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ee {K5G  
} Ec&_&  
?8FJMFv;4%  
同时也要修改assignment的operator() <8^ws90Y  
AWg'J  
template < typename T2 > =R)w=ce  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &t6:1T  
现在代码看起来就很一致了。 vj|#M/3>  
R&Ss ET.  
六. 问题2:链式操作 7C wWf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )hC3'B/[Y  
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。 i:Gyi([C  
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。 `6(Zc"/ \m  
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。 q2/kegAT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @|{8/s Oq  
Z29LtKr  
template < typename T > "\u<\CL  
struct result_1 @"H7Q1Hg!*  
  { y;_F[m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WJk3*$=  
} ; = ?BhtW  
G cB<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: y9k'jEZ"oh  
>!%+9@a}  
template < typename T > v+o6ZNX  
struct   ref a^_W}gzzd  
  { ^=8/Iw  
typedef T & reference; Jp|eKZ  
} ; KpDb%j  
template < typename T > h!Y##_&&4  
struct   ref < T &> F'CJN$6Mw/  
  { bYqv)_8  
typedef T & reference; zF|c3ap  
} ; [XubzZ9  
.jiJgUa7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a8-V`  
 \< dg  
template < typename T > eI-SWwmv/u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6uKP BL@,  
  { C%{2 sMJz  
  return l(t) = r(t); m*YfbOhs#  
} |MagK$o  
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。 6b$C/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |=KzQY|u  
pzaU'y#PM  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]mz'(t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q2'}S A/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +6$ -"lf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "C(yuVK1G  
最后的布局是: }fv7WhQ  
                Add gK@`0/k{  
              /   \ [@JK|50|K  
            Divide   5 pzoh9}bue  
            /   \ [\Nmm4  
          _1     3 r:$*pC&{  
似乎一切都解决了?不。 !]Qk?T~9-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "A&A?%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ULBEe@ s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |)" y  
~d1=_p:~T  
template < typename Right > -Eig#]Se3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w 4CcdpR  
Right & rt) const ,4`Vl<6  
  { GDe,n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); );_/0:  
} a5saN5)H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <66%(J>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bvrXz-j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I)vR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 K3`!0(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 JZ![:$:  
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? mMOgx   
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: 0^nF : F  
K(lSR  
template < class Action > iY?#R&  
class picker : public Action W)J5[p?  
  { "crp/Bj?  
public : xV`l6QS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rc<Ix  
  // all the operator overloaded %72(gR2Wa2  
} ; ~x/ka43  
Vy[xu$y  
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。 `''y,{Fs  
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: koS?UYF`  
lF.kAEC  
template < typename Right > (~{Y}n]s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S ~h*U2  
  { T?d}IDv1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SiaW; ks  
} Qk>U=]U  
=Hn--DEMg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R"JXWw  
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。 eD2eDxN2  
yp^k;G?_d  
template < typename T >   struct picker_maker B0)|sH  
  { l4U*Lv>   
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^xNzppz`]C  
} ; ik/ X!YTu*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ai[@2AyU  
  { G'}N?8s1  
typedef picker < T > result; 0&I*)Zt9x  
} ; KN657 |f  
j\bp# +  
下面总的结构就有了: )fIG4#%\  
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。 ]>Z9K@  
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。 iEr?s-or  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /J_ ],KdU  
至此链式操作完美实现。 5XHejHn>  
`|Di?4+6%  
WrDFbcH  
七. 问题3 ~M H ^R1=]  
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。 @M-w8!.~  
~BuBma_   
template < typename T1, typename T2 > 9d/- +j'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fvH{ va.  
  { 9m2FH~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SDE+"MjBY  
} u1y>7,Z6W  
?G',Qtz<K  
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: E8#aE\'t  
~>9G\/u j  
template < typename T1, typename T2 > 9^n0<(99b  
struct result_2 Bi \fB-|  
  { :fL7"\ pf~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d1c+Ii%  
} ; sPW :[  
^1F zs(#.  
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? F4T!&E%6  
这个差事就留给了holder自己。 3>L5TYa  
    d-Z2-89K  
qQDe'f~  
template < int Order > rBQ<5.  
class holder; g7hI9(8+  
template <> EU:N9oT  
class holder < 1 > ,ps?@lD  
  { $#5 'c+0  
public : 9<3}zwJ  
template < typename T > M"s:*c_6  
  struct result_1 6g#yzex  
  { "DvZCf[}  
  typedef T & result; wI 7gHp  
} ; e&i`/m5  
template < typename T1, typename T2 > ]5a3e+  
  struct result_2 v+g:0 C5 (  
  { nPI$<yW7F  
  typedef T1 & result; {#?|&n<  
} ; #0h}{y E  
template < typename T > zTMLE~w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1CZO+MB&"$  
  { .3_u5N|[=W  
  return (T & )r; l}(HE+?  
}  H6nH  
template < typename T1, typename T2 > > JA-G@3i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~cO iv  
  { 5$:9nPAH  
  return (T1 & )r1; k_u!E3{~  
} [ t8]'RI%  
} ; DEkv,e  
l*wGKg"x3  
template <> "R)n1,0  
class holder < 2 > St!0MdCH  
  { 9:xs)t- _  
public : )AcevEHB  
template < typename T > oVp/EQ  
  struct result_1 W<^t2j'  
  { |XQ_4{  
  typedef T & result; FY)]yz  
} ; B9 ?58v&  
template < typename T1, typename T2 > Fo ;J3<U)  
  struct result_2 * Z)j"i  
  { =)jo}MB  
  typedef T2 & result; An?#B4:  
} ; UYy #DA  
template < typename T > oy[ px9Wx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *+6iXMwe  
  { Ke:EL;*8k  
  return (T & )r; c}),yQ|!:  
} Gi@c`lRd1  
template < typename T1, typename T2 > ?0sTx6x@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pH3\X cn  
  { Tu}EAr  
  return (T2 & )r2; Q;q{1M>  
} PX23M|$!  
} ; ;;CNr_  
f2Xn!]o  
b9T6JS j  
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> >。 x11riK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1#AxFdm1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VhMVoW  
q;sZwp<  
return l(i, j) = r(i, j); H{9P=l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {0/2Hw n  
:mLXB75gH  
  return ( int & )i; Mty[)+se  
  return ( int & )j; ^liW*F"UY  
最后执行i = j; )~nieQEZQ  
可见,参数被正确的选择了。 ~h=iZ/g_^_  
'q}f3u>  
`*kl>}$  
JwWxM3(%t  
9CN'2 9c  
八. 中期总结 [[N${C  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: PVljb=8F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tj<B;f!u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c1y+k vv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0fUsERr1*  
>mEfd=p  
nr}Ols  
j]R[;8g  
1_c%p#?K  
BxQ,T@  
九. 简化 vfmY >nr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Lg#(?tMp,'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f:~$x  
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: lHTr7uF(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =i Dd{$  
  +-*/&|^等 -F3~X R  
2. 返回引用。 mDD96y  
  =,各种复合赋值等 KQw>6)  
3. 返回固定类型。 -O-?hsV)y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K3 ,PmI&W  
4. 原样返回。 "sY}@Q7  
  operator, }?c%L8\  
5. 返回解引用的类型。 ZZCm438  
  operator*(单目) '#,C5*`  
6. 返回地址。 Acd@BL*  
  operator&(单目) HNj;_S  
7. 下表访问返回类型。 +qT+iHa|n  
  operator[] R?- zJ ;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oK4xRv8Hd  
  operator<<和operator>> CY[3%7 fv  
3=} P l,  
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。 \n^[!e"`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `s Pk:cNz~  
87eH~&<1  
template < typename Left > [/ertB  
struct value_return tXZMr   
  { v '^}zO  
template < typename T > @M'qi=s*  
  struct result_1 Zkqq<  
  { h.l.da1#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 19!;0fe=  
} ; SB.=x  
zn_#}}e;G  
template < typename T1, typename T2 > ]IeLKcn  
  struct result_2 Ck"db30.  
  { D<<q5gG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {9x>@p/  
} ; vX}w_Jj>  
} ; %^nNt:N0  
Fpeokr"i  
Ry xu#]s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (~E-=+R[$&  
p|dn&<kd  
下面我们来剥离functor中的operator() tLq]#9kL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FH$q,BI!R  
(uhE'IQ{(  
return l(t) op r(t) i ?uX'apk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Oe :S1f  
return op l(t) !y'>sAf  
return op l(t1, t2) .9,x_\|G*  
return l(t) op M5t.l (  
return l(t1, t2) op o)7Ot\:E  
return l(t)[r(t)] MV!d*\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d%epM5  
o76!7  
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: e5n]@mu%  
单目: return f(l(t), r(t)); 5;^1Ab0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h{$k%YJ?  
双目: return f(l(t)); 'gg <)Bd  
return f(l(t1, t2)); ]*lZFP~  
下面就是f的实现,以operator/为例 :l1-s]  
b09xf"D  
struct meta_divide S_OtY]gF  
  { j6XHH&ZEb  
template < typename T1, typename T2 > \@N~{72:k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,r]H+vWS  
  { 3(,m(+J[S  
  return t1 / t2; .>.GQUr  
} J[hmY=,  
} ; $e--"@[Y  
| B*B>P#  
这个工作可以让宏来做: H^@Hco>|  
YZSQOLN{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o9]32l  
template < typename T1, typename T2 > \ e.%I#rNI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~9yK MUf  
以后可以直接用 QJrXn6`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r =vY-p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 % -AcA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Jvsy 6R  
f5b|,JJ  
!X~NL+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dzAumWoh  
5p S$rf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =N{?ll6x7g  
class unary_op : public Rettype YGLq ~A  
  { [MwL=9;!H  
    Left l; yI#qkl-  
public : GA[D@Wy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8]`s&d@GY  
x$n.\`f0  
template < typename T > CsycR@[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a3\~AO H%  
      { c$2kR:  
      return FuncType::execute(l(t)); -Fn/=  
    } ]w _&%mB  
F+Qnf'at1  
    template < typename T1, typename T2 > kc P ZIP:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |9]-_a  
      { oST)E5X;7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R8u8jG(4  
    } 'iZwM>l\  
} ; 7qOkv1.}0  
Y,Z$U| U  
YjTr49Af0  
同样还可以申明一个binary_op [m h>N$  
Ot`%5<E^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %M'`K  
class binary_op : public Rettype zNrn|(Y%Y  
  { (Z?f eUxp  
    Left l; Ua 6O~,\  
Right r; lqL5V"2Y  
public : z[QDJMt>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XIbxi  
:'C?uk ?  
template < typename T > .*njgAq7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wUr(i*  
      { m)pHCS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <@ ts[p.  
    } Tr:@Dv.O  
!J#P 'x0  
    template < typename T1, typename T2 > m]MR\E5]By  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h;+O96V4.  
      { Bl6I@w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '*rS, y  
    } UsU Ri  
} ; !9$}1_,is  
YQ d($  
6IT6EkiT  
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 kjV>\e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]f &]E ~i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DGCvH)Q  
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。 [j@i^B &  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OQ_< Vxz  
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。。。 tyW[i8)O}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GiuE\J9i  
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) i>h 3UIx\  
下面是修改过的unary_op KP0(w(q  
vjm? X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E8sM`2z5  
class unary_op WeH_1$n5  
  { pn(i18 x  
Left l; i7h^L)M  
  !\%JOf}  
public : v*GS>S  
#BBDI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FN!?o:|(  
{{P 3Z[  
template < typename T > s-WZ3g  
  struct result_1 ",gVo\^  
  { -th.(eAx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0.R3(O  
} ; ]Bf1p  
2RNee@!JJP  
template < typename T1, typename T2 > 2Q@n a @s  
  struct result_2 UQh.o   
  { a9NuYYr,h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z|a*"@5_  
} ; wj}LVyV  
{4 vWSb  
template < typename T1, typename T2 > jA:'P~`Hj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jsgDJ}  
  { (oy@j{G)c6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =d5;F`m  
} l{8O'4;  
C,> n  
template < typename T > [Fag\/Y+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^u$=<66  
  { ~1*37w~  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZyNgG9JL]  
} A ?V-Sz#  
)^qXjF  
} ; Q Rr9|p{  
N@<-R<s^  
O!dS;p-F  
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 x@oxIXN  
好啦,现在才真正完美了。 vYXhWqL~  
现在在picker里面就可以这么添加了: /O.q4p  
Zi}h\R a  
template < typename Right > Z7y%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O zC%6;6h  
  { \oxf_4X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K9&Q@3V  
} +[n#{;]<  
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。 =m (u=|N3  
5W fZd  
X~o;jJC  
z)*{bz]  
g6DIWMoO=h  
十. bind .,S`VNU  
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。 p%bMfi*T  
先来分析一下一段例子 It/'R-H  
%K\B )HR  
:f7!?^;y>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a[zVC)N0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9 {SzE /[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aG =6(ec.  
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。 o\it]B  
我们来写个简单的。 6A>bm{`c:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B!)9 >  
对于函数对象类的版本: gxI/MD~!>  
^oq|^O  
template < typename Func > ZK2&l8  
struct functor_trait Imzh`SI,  
  { 69ycP(  
typedef typename Func::result_type result_type; 8>vNa  
} ; 6=Q6J  
对于无参数函数的版本: r0&LjH&R  
dn42'(p@G  
template < typename Ret > 0?I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 16z Wm JH  
  { (A}c22qe  
typedef Ret result_type; jL 3 *m  
} ; Ei<+{P(t0  
对于单参数函数的版本: :TnU}i_/h  
"<&o ;x<  
template < typename Ret, typename V1 > X9" T(`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~% ]V,-4  
  { f<<$!]\  
typedef Ret result_type; ~_ovQ4@  
} ; kwS[,Qy\  
对于双参数函数的版本: 4RQ38%> >j  
/d }5R@Oy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I%j]pY4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9/&1lFKJ  
  { ?"}U?m=  
typedef Ret result_type; NFur+zwv  
} ; b-c6.aKf|  
等等。。。 5(Q-||J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !+ UXu]kA  
RdpOj >fT  
template < typename Func > .rDao]K  
struct func_return )J[Ady^5  
  { 6is+\  
template < typename T > t[b(erO'  
  struct result_1 r|3u]rt  
  { 5':j=KQE_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -/7@ A  
} ; @ <'a0)n>  
98{n6$\  
template < typename T1, typename T2 > Ut2x4$9  
  struct result_2 jM'Fb.>~  
  { Fk`6 q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p1z^i(  
} ; lrMkp@ f.  
} ; pG/g  
AZJ|.mV q  
) I.uqG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G6"4JTWO  
%+ MYg^  
template < typename Func, typename aPicker > f+c{<fX  
class binder_1 )B5U0iIi  
  { ~;wR}s<}(  
Func fn; Q6[h;lzGV  
aPicker pk; =D 5!Xq'|  
public : 1<M~ #  
kw1Lm1C  
template < typename T > "1ZVuI  
  struct result_1 JQ\o[t  
  { # kmI#W"^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I]d?F:cdX  
} ; mj2sbRiSR=  
BUsAEw M  
template < typename T1, typename T2 > }-WuHh#  
  struct result_2 @y# u!}  
  { Ti5"a<R4m6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V}G; oz&>)  
} ; d[ce3':z  
`[f IK,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tr HUM4  
6rAenK-%  
template < typename T > w6k^|."  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?kc,}/4  
  { 'KNUPi|  
  return fn(pk(t)); s3gT6  
} MXY!N /  
template < typename T1, typename T2 > @,q<][q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5#$NV99p  
  { ? ~~,?Uxw!  
  return fn(pk(t1, t2)); u O~MT7~[X  
} ^eqq|(<K  
} ; wQ9fPOm  
`ve5>aw0_Y  
SL%lY  
一目了然不是么? bd.t|A  
最后实现bind 3ry0.  
EF'U`\gX  
?u M2|Nk  
template < typename Func, typename aPicker > cz*Z/5XH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =)XC"kU p  
  { a 1pa#WC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pS)/yMlVj  
} ?|we.{  
~FZ=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +P 9h%/Yk  
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。 y+a]?`2  
ob>2SU[Y  
十一. phoenix ?bK^IHh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lA7\c#  
r}])V[V  
for_each(v.begin(), v.end(), Y- c_ 2 )  
( &r !*Y&  
do_ 2UjQ!g`  
[ FDO$(&  
  cout << _1 <<   " , " 1C\[n(9  
] ?e!mv}B_  
.while_( -- _1), OX)[?1m8  
cout << var( " \n " ) @,v.Y6Ge  
) djtCv;z  
); Q68q76  
&p#.m"Oon  
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: V@Fj!/  
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 +&hd3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (Puag*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '\.fG\xD  
]l4# KI@  
Zo|# ,AdE>  
template < typename Cond, typename Actor > 8!{F6DG  
class do_while x0_$,Tz@  
  { $ @cg+Xrg1  
Cond cd; F&x9.  
Actor act; F%pYnHr<  
public : bjEm=4FI;  
template < typename T > v-mhqhb  
  struct result_1 zQQ=8#]  
  { V8.o}BWY  
  typedef int result_type; INj2B@_  
} ; z<c@<M=Q*  
=tE7XC3X_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h"{Z%XPX#  
}<hyW9  
template < typename T > c>%+y+b{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R3SAt-IE  
  { Y^-faL7*\  
  do 0R%R2p'wG  
    {  Lx:O Dd  
  act(t); ]ozZW:  
  } ?tLBEoUmKT  
  while (cd(t)); WM_wkvY l  
  return   0 ; -_RMiGM?T  
} P~y%  
} ; -mlBr63Bj  
~]_g q;bG  
Hki  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z\fmwI  
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。 7C%z 0/  
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。 2.zx  
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。 El$yM.M"  
下面就是产生这个functor的类: 2}P?N  
b]X c5Dp{  
e-dpk^-  
template < typename Actor > &nk[gb o\  
class do_while_actor D@5AI ](  
  { ? L A>5  
Actor act; R7 )2@;i  
public : Rs<li\GS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} INFbj8T  
rG _T!']~  
template < typename Cond > <TL!iM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `czL$tN<P  
} ; 9K\A4F}  
9b8ZOk'9_  
$s*\yam?|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %4/>7 aB]Y  
最后,是那个do_ O|opNr  
H +O7+=&  
Ungex@s_  
class do_while_invoker M~Tx 4_t  
  { Dl2`b">u  
public : y Q_lJIX  
template < typename Actor > u/5 ^N^@^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XANPI|  
  { a&3pPfC  
  return do_while_actor < Actor > (act); &> Myf@  
}  0(2r"Hi  
} do_; '$@bTW  
=}6yMR!4R<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9U[ A   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A.@S>H'P  
最后来说说怎么处理break和continue TmZ% ;TN  
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。 qHT_,\l2  
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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