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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *u},(4Qf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7^gO>2~  
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, }z` x-(V  
hb`9Vn\-E  
\|PiQy*_?  
Z@bgJL8 3  
  class filler -CvmZ:n  
  { dbf<k%i6  
public : H$`U] =s|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \c_g9Iqa  
} ; qc8Ge\3s  
x3+ -wv  
=o#Z?Bn5  
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: \s=r[0tj!  
&jDN6n3z  
zL"e.  
<.h7xZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WVP?Ie8  
"N+4TfXy  
s)-An( Uw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 { DYY9MG8  
S?688  
K9N31'  
_^iY;&  
二. 战前分析 *!QmYH5r0  
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。 Ip t;NlR  
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 1eI*.pt  
@Jd&[T27Lr  
)!8q JQD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T`# nn|  
  /* --------------------------------------------- */ yYz{*hq  
vector < int *> vp( 10 ); |` T7}U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lNX*s E .  
/* --------------------------------------------- */ MJ}{Q1|*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FL mD?nw  
/* --------------------------------------------- */ " MnWd BS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }&0LoW/  
  /* --------------------------------------------- */ RY;V@\pRY+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,Fn;*  
/* --------------------------------------------- */ [2@:jLth=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N9-0b  
8"h;+;  
fG \" p  
E@ea ?Sx  
看了之后,我们可以思考一些问题: #2]*qgA4  
1._1, _2是什么? A/y|pg5  
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。 c=v016r\  
2._1 = 1是在做什么? $}/tlA&e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7Z>vQf B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >CvhTrPI  
byM%D$R  
#9GfMxH  
三. 动工 ?`RlYu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /pF8S!,z  
d+DO}=]  
vu( 5s  
A@?0(  
template < typename T > @b(@`yz.a  
class assignment wDvu2iC=  
  { u!X~!h-6~  
T value; [RBSUOF  
public : gS FZ>v*6  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8F[ ];LF>  
template < typename T2 > Y-it3q'Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I~l qg  
} ; sc*R:"  
rWr'+v?  
`l45T~`]$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c/ Pql!h+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment []>rYZ9bv  
c/$].VG0  
q^xG%YdPz+  
"M/c0`>C!i  
  class holder ';R]`vWFe  
  { -nGcm"'6F  
public : =-^A;AO(  
template < typename T > x-i,v"8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S(.J  
  { vjX,7NY?  
  return assignment < T > (t); P5my]4|x  
} "G%S m")  
} ; ,$`} Rf<  
t?9J'.p  
%U{6 `m  
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: +2MF#{ tS  
dNR /|  
  static holder _1; G@P;#l`(D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (1x8DVXNN  
j&Hui>~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }[leUYi`  
而不用手动写一个函数对象。 {XU!p: x  
//NV_^$y  
k (AE%eA  
N[eL Qe]q  
四. 问题分析 k -G9'c~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )2c]Z|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /)[-5n{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z"c-Ly{vEj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P[fy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |mMsU,*gB  
R+.4|1p  
五. 问题1:一致性 k2Cq9kQq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| XoD:gf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^?{&v19m  
2#NnA3l]x%  
struct holder ObM/~{rKx  
  { {aA6b  
  // <,$*(dX)(  
  template < typename T > !,ODczWvh  
T &   operator ()( const T & r) const <Y6Vfee,&  
  { by1q"\-,  
  return (T & )r; NK|U:p2H  
} u>;aQtK~  
} ; r )~?5d  
XHv m{z=  
这样的话assignment也必须相应改动: 6n/=n%US  
L{~ ]lUo  
template < typename Left, typename Right > ft7M9<#v  
class assignment n ^9?(a4u  
  { ZC2aIJ  
Left l; z?13~e[D  
Right r; dWzf C@]  
public : }t#|+T2f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !84Lvg0&  
template < typename T2 > yl?LXc[)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W?SAa7+  
} ; I;}U/'RR>  
^+-QY\N j  
同时,holder的operator=也需要改动: Mx w-f4j  
Qe F:s|[  
template < typename T > Ak3^en  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F4~ OsgZ'N  
  { cAN8'S(s1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n',7=~  
} .WSn Y71  
41/civX>V  
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。 @F8NN\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Pg.JI:>2Ku  
lZ5-lf4  
return l(rhs) = r; ^XeJZkLEB  
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。 ^5MM<73  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z:^<NdKe  
_3W .:  
template < typename Tp > 8;`B3N7  
class constant_t _S[@?]=`b  
  { FS8l}t  
  const Tp t; <V U-ja*(J  
public : \X6q A-Ht  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uxdB}H,  
template < typename T > E`LaO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8oU R/___  
  { De 3;}]wC  
  return t; c|:EMYS  
} :*g$@T   
} ; CD`6R.  
xBc$qjV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K8KN<Q s]  
下面就可以修改holder的operator=了 \1-lda  
|H=5Am  
template < typename T > [qxpu{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O:+y/c  
  { )6XnxBSH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _s-X5 xU  
} ~BTm6*'h  
E\Wd*,/v)  
同时也要修改assignment的operator() +?t& 7={~  
Te!eM{_$T  
template < typename T2 > \3(s&K\Y6\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZH=Bm^  
现在代码看起来就很一致了。 o;9H~E  
4]zn,g?&  
六. 问题2:链式操作 W@GU;Nr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VwBw!,%Ab  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e7iQG@i7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 MS2/<LD3d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 MP@}G$O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }|-8- ;  
,: z]15fX  
template < typename T > U3aM^  
struct result_1 1mh7fZgn  
  { _;x`6LM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u ?F},VL;  
} ; bA6^R If?  
3 ?gfDJfE  
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: jA@ uV,w  
]9<H[5>$R  
template < typename T > $Y$s*h_-/<  
struct   ref o|n+;h  
  { $+{o*  
typedef T & reference; S=L#8CID  
} ; BB/c5?V  
template < typename T > LEg|R+ 6E  
struct   ref < T &> .ezko\nU  
  { b V_<5PHP  
typedef T & reference; rCGKE`H  
} ; Q[!?SSX%  
2 =>3B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (t"|XSF  
Vw.4;Zy(  
template < typename T > FAGi`X<L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !t)uRJ   
  { {)Zz4  
  return l(t) = r(t); g p9;I*!  
} a*,V\l|6  
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。 2*-qEUl1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :E|+[}|  
EcR[b@YI  
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 a[=B?Bd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ][\ uH|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C-Y7n5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g]b%<DJ  
最后的布局是: rd(-2,$4  
                Add 2C_I3S ~U  
              /   \ *MWI`=c  
            Divide   5 Q."rE"}<  
            /   \ Me+)2S 9  
          _1     3 EL *l5!Iu  
似乎一切都解决了?不。 *z'Rl'j9[  
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。 #\}xyPS  
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。 q~\[P4m  
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: Pj^Ccd'>=  
_=qk.|p/  
template < typename Right > @<S'f<>g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >ZAn2s  
Right & rt) const T!pHT'J  
  { eA9r M:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !NhVPb,  
} U,`F2yD/!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4d-"kx3X  
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。 {RH)&k&%  
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。 *^%ohCU i  
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。 P9#}aw+  
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。 WODgG@w  
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? aFy'6c}  
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: .!1E7\  
s.!gsCQme  
template < class Action > -fx$)d~  
class picker : public Action p:4oA<V  
  { KlRIJOS  
public : f:A1j\A?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _ Av_jw`m  
  // all the operator overloaded L8KMMYh[  
} ; X gA( D  
[Kanj/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )!D,;,aQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `c_Wk] i  
{X&H  
template < typename Right > ,-Yl%R.W=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O ;B[ZMV  
  { }xy[ &-dh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6.QzT(  
} .u9,w  
0qo :M3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D +9l$**a  
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。 *f+DV[DF  
<a%RKjQvT  
template < typename T >   struct picker_maker {cAGOxwd  
  { 8<X; 8R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b,RQ" {  
} ; P?YcZAJT*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IaR D"oCH  
  { nTPq|=C  
typedef picker < T > result; ywbdV-t/  
} ; 5+iXOs<   
UJQGwTA W  
下面总的结构就有了: ;XGO@*V5T  
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。 lyyR yFfQ  
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。 )Es|EPCx!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 agPTY{;  
至此链式操作完美实现。 `9p;LZC1K  
a.s5>:Ct  
g,5Tr_  
七. 问题3 ; Z{jol  
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。 C.9l${QU  
=E-V-?N\  
template < typename T1, typename T2 > ]9NA3U7F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `KmM*_a  
  { ~~3 BV,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xEqr3(  
} R"qxT.P(  
`"qSr%|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nHF%PH#|o  
IkJ-*vI6  
template < typename T1, typename T2 > 2umgF  
struct result_2 96S#Q*6+R  
  { S/7?6y~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UB|}+WA3  
} ; nK9?|@S*'  
o",J{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _ "H&  
这个差事就留给了holder自己。 Ex}hk!  
    E4N{;'  
h_K!ch }  
template < int Order > h7F5-~SpD  
class holder; phqmr5s^H  
template <> QlK]2r9  
class holder < 1 > ~-o[v-\  
  { 78/,rp#'_  
public : 0}I aWd^4  
template < typename T > O p,_d^  
  struct result_1 |t uh/e@dx  
  { |'N)HH>;  
  typedef T & result; [^2c9K^NK  
} ; q2~@z-q)b  
template < typename T1, typename T2 > Al pk5o5B  
  struct result_2 =' <789wT  
  { QNm8`1  
  typedef T1 & result; j )b[7%  
} ; gano>W0  
template < typename T > d\v1R-V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :"I!$_E'  
  { yJ?S7+b  
  return (T & )r; q=`i  
} Dt=@OZW  
template < typename T1, typename T2 > KetNFwbUf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /V$U%0  
  { Z2D^]  
  return (T1 & )r1; @PAT|6  
} 2*ByVK  
} ; HGlQZwf  
~l"]J'jF"H  
template <> bn6WvC 3?  
class holder < 2 > <3C/t|s  
  { 2c1L[]h'  
public : fm1yZX?`  
template < typename T > _mc-CZ  
  struct result_1 ~Y/o9x0  
  { 0*yD   
  typedef T & result; cZlDdr%  
} ; aGq1 YOD[$  
template < typename T1, typename T2 > q1?}G5a ?  
  struct result_2 :B  9>  
  { p;n"zr8U  
  typedef T2 & result; 2v?fbrC5c  
} ; 6tF_u D  
template < typename T > m< Y  I}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z]qbLxJV  
  { 5)iOG#8qJ  
  return (T & )r; H?_>wQj&  
} sFV&e->AN\  
template < typename T1, typename T2 > x ?24oO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y$[:Kh,  
  { ;9$71E  
  return (T2 & )r2;  HvzXAd  
}  jH>`:  
} ; ^Fpc8D,  
Bht!+  
WJj5dqatV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 y7~y@2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o&ETs)n|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +^|_vq^XR  
Lv UQ&NmY  
return l(i, j) = r(i, j); IRyZ0$r:e\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cPy/}A  
"."ow|  
  return ( int & )i; 7!U^?0?/  
  return ( int & )j; `i<omZ[aT  
最后执行i = j; @|([b r|O  
可见,参数被正确的选择了。 :T )R;E@  
N>xdX5  
j9xu21'!%  
)k.}>0K |  
5XoM)  
八. 中期总结 h?'~/@  
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: A<''x'\/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gy>B 5ie  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5.d[C/pRw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sOVU>tb\'  
y #zO1Nig`  
Z5|BwM  
);;UA6CD  
T:Nc^QP|tm  
z3I |jy1  
九. 简化 /V GI@"^v  
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。 uH]oHh!}j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ny1;]_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: pZz\o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [ylRq7^e  
  +-*/&|^等 DS=$* Trk  
2. 返回引用。 `vZX"+BAh  
  =,各种复合赋值等 Y'C1L4d  
3. 返回固定类型。 % :h %i|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iD*L<9  
4. 原样返回。 -}_1f[b  
  operator, $C{,`{=  
5. 返回解引用的类型。 _ee<i8_Va  
  operator*(单目) ly:2XvV3~  
6. 返回地址。 T~L&c  
  operator&(单目) e|N~tUVrrN  
7. 下表访问返回类型。 >L ')0<!&  
  operator[] +pRNrg?k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EF6h>"']/  
  operator<<和operator>> Cxeam"-HTt  
H*e+ 2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +z 4E:v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &`oybm-p(  
TV=K3F5)M  
template < typename Left > McpQ7\*h  
struct value_return ocu,qL)W  
  { m?kyAW'|  
template < typename T > Dxy^r*B  
  struct result_1 T'{9!By,P  
  { k/(]1QnW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NfUt\ p*  
} ; ,u>[cRqw  
Ec2;?pvd%J  
template < typename T1, typename T2 > 4*&k~0#t  
  struct result_2 Yt?]0i+  
  { P0pBR_:o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F$bV}>-1k  
} ; 7[PEiAI  
} ; A=3L_ #nO  
3)yL#hXg)  
xHMFYt+0$G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait | kP utB  
u"4 B5D  
下面我们来剥离functor中的operator() Evd|_W-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cPv(VjS1;  
.G#li(NWH  
return l(t) op r(t) hD=.rDvO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |c^?tR<  
return op l(t) 1je j7p>K  
return op l(t1, t2) `nKN|6o#x  
return l(t) op ^=5x1<a9$  
return l(t1, t2) op t1]/Bw`j/  
return l(t)[r(t)] Vd(n2JMtG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \ 'Va(}v  
#*:^\z_Jd  
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: $xWUzg1<U  
单目: return f(l(t), r(t)); ?w+ V:D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _OC@J*4.  
双目: return f(l(t)); BlQ X$s]  
return f(l(t1, t2)); zCuB+r=C  
下面就是f的实现,以operator/为例 `CI_zc=jx  
2;u i'B  
struct meta_divide a ydNSgu  
  { ^ H&U_  
template < typename T1, typename T2 > > K?OsvX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [}]yJ+)  
  { R3;%eyu  
  return t1 / t2; lPI~5N8  
} s M*ay,v;  
} ; #=={h?UDT  
9v[V"m`M  
这个工作可以让宏来做: N!Rt040.%  
FF~r&h8H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %4f.<gz~r|  
template < typename T1, typename T2 > \ U8AH,?]#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QeG9CS)E}j  
以后可以直接用 |?s sHW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HC/z3b;  
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 !3Pbu=(cte  
(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。。。) !Av9 ?Q:  
U(9_&sL  
,T`,OZm  
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 y?3.W  
]jFl?LA%7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EG;E !0  
class unary_op : public Rettype  RQb}t,  
  { H=Ilum06  
    Left l; KVJ, a  
public : (Xcy/QT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ? ep#s$i  
bD{k=jum  
template < typename T > VOLj#H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l6&\~Z(  
      { avL_>7q  
      return FuncType::execute(l(t)); r]UF<*$  
    } ##*]2Dy  
G %6P`:  
    template < typename T1, typename T2 > 6:O<k2=2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iz5NA0[=2  
      { _BmObXOp.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b.@a,:"  
    } {VE h@yn  
} ; z.!N|"4yr  
L_NiU;cr%  
{@^;Nw%J  
同样还可以申明一个binary_op B+j]C$8}  
<ZF|2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r~lZ8$KC  
class binary_op : public Rettype P}Kgh7)3  
  { 7l=;I%  
    Left l; [/UchU]DT  
Right r; *q*3SP/  
public : $Sgf jm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +t+<?M B  
~vFa\7sf  
template < typename T > ( %\7dxiK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $+!dP{   
      { ba);f[>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2t-w0~O  
    } Ve3z5d:^  
UtQey ;w  
    template < typename T1, typename T2 >  ir6' \  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FT@uZWgQ=  
      { M  9t7y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  b.&W W  
    } rtRbr_  
} ; S3E,0%yo+)  
"y,YC M`  
yZ|"qP1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .h7s.p?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g[3LPKQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]R#:Bq!F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~ELMLwn.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qW0:q.   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 sQvRupYRO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,vJt!}}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) HYmC3  
下面是修改过的unary_op l%0bF9\  
" B#|C'   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Yf w>x[#e  
class unary_op ?m |}}a  
  { GQqGrUQ*}  
Left l; 6lSz/V;  
  G^~[|a 4`  
public : Xv8-<Ks  
L>1hiD&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Dlm. ~G  
xzOa9w/  
template < typename T > =|S%Rzsk  
  struct result_1 3/kT'r  
  { }}JMwT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =?<WCR C*  
} ; CubQ6@,  
.$qa?$@  
template < typename T1, typename T2 > G<;~nAo?f0  
  struct result_2 Ymk?@mV4  
  { Gt9$hB7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2 |s ohF  
} ; (^d7K:-'  
fu/8r%:h  
template < typename T1, typename T2 > hmO2s/~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _M&TT]a  
  { = xO03|T;6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C82_ )@96  
} `@~e<s`j  
0 &zp  
template < typename T > Ts5)r(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \G" S7  
  { M&Ka ^h;N  
  return OpClass::execute(lt(t)); LVj 1NP  
} b(H{i}{]  
/4:bx#;A  
} ; 1i76u!{U  
_ E;T"SC  
I`kfe`_  
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 9DxHdpOk  
好啦,现在才真正完美了。 `8:)? 0Ez  
现在在picker里面就可以这么添加了: zfIo] M`  
yn4T!r "  
template < typename Right > xM*_1+<dT$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const " O&93#8  
  { Q`ua9oIJ=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^SdF\uk{?6  
} T*z]<0E]  
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。 #~*v##^vFH  
d7OygDb<  
$)i`!7`4=  
c/;;zc  
"yn~axk7  
十. bind ;H_/o+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Dyo v}y  
先来分析一下一段例子 ) r2Y@+.FN  
^X=Q{nB  
y+k_&ss  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !#tVQ2O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &`"DG$N(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $*yYmF  
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。 *]6g-E?:@  
我们来写个简单的。 J1?;'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TlqHj  
对于函数对象类的版本: ^|]&"OaB Z  
1K72}Gj)ZL  
template < typename Func > Ot=jwvw  
struct functor_trait "HMEoZ  
  { "s2_X+4oY  
typedef typename Func::result_type result_type; .Ro/ioq  
} ; LD$5KaOW  
对于无参数函数的版本: Z*,e<zNQ  
Av X1*  
template < typename Ret > I= mz^c{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M&Uy42,MR  
  { /x<g$!`X  
typedef Ret result_type; gD,&TW  
} ; vwCQvt  
对于单参数函数的版本: rPV Q#iB  
 (I[_}l  
template < typename Ret, typename V1 > 615Ya<3f8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !NXjax\r  
  { $%<{zWQm  
typedef Ret result_type; ?|nl93m  
} ; 7#V7D6j1  
对于双参数函数的版本: ;Rrh$Ag  
%pC<T*f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LCF}Y{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  j]u!;]  
  { \Z-th,t  
typedef Ret result_type; y7Po$)8l  
} ; 3uL f0D  
等等。。。 q t"D!S_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A2_ut6&eb  
om3 %\  
template < typename Func > E)"19l|}B  
struct func_return k[6J;/  
  { +C( -f  
template < typename T > H4$qM_N  
  struct result_1 'o AmA=  
  { GABZsdFZ!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xL}i9ozZ  
} ; w^yb`\$  
l45/$G7  
template < typename T1, typename T2 > LUOjaX  
  struct result_2 JGs: RD'  
  { fr17|#L+s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ( }-*irSsj  
} ; HiCh:IP7>/  
} ; EX8JlA\-W  
%I1@{>OxG  
PmR].Ohzi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 inP2y?j  
c[dSO(=  
template < typename Func, typename aPicker > gf|uZ9{  
class binder_1 u'YXI="(  
  { HJL! ;i  
Func fn; ,OE&e* 1  
aPicker pk; tKbxC>w  
public : 7]=&Q4e4  
 Nx}nOm  
template < typename T > *PJH&g#Ge  
  struct result_1 ZU4=&K  
  { v"*r %nCi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J_Lmy7~xbD  
} ; ^y+k6bE  
mdi!Q1pS  
template < typename T1, typename T2 > {u'szO}k  
  struct result_2 o`T.Zaik,  
  { X+X:nL.t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yD\q4G  
} ; 1w,_D.1'  
dwOfEYC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uD\R3cY  
y>o:5':;'  
template < typename T > 19 5_1?'<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MZgaQUg  
  { Y teIp'T  
  return fn(pk(t)); bnxp[Qk|5  
} 1p&.\ ^  
template < typename T1, typename T2 > !:{Qbv&T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wNB?3v{n  
  { ^<;W+dWdU  
  return fn(pk(t1, t2)); AHf 9H?  
} 7 N}@zPAZ  
} ; 7Cz~nin>7  
}$ y.qqG  
)g pN 5TDd  
一目了然不是么? ~q>jXi  
最后实现bind O=K lc+Oo  
0s n$QmW:  
WQ|Ufl;  
template < typename Func, typename aPicker > $^x=i;>aK.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Fh~9(Y#  
  { Agc ss20.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c`E>7Hjr-  
} #MC#K{Xd  
&;Ncc,jb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O,$*`RZpx  
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。 fB2ILRc  
ak7%  
十一. phoenix  \XDiw~0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \f,<\mJ#  
}8'_M/u\  
for_each(v.begin(), v.end(), LkbD='\=  
( Yy~x`P'g!  
do_ '}cSBbl&/n  
[ -J v,#Z3  
  cout << _1 <<   " , " NlYuT+  
] ko%mZ0Y  
.while_( -- _1), F|%PiC,,qO  
cout << var( " \n " ) }Qo]~/  
) b9g2mWL\T  
); *|&Y ,H?  
g *5_m(H  
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: 2dts}G  
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 mnTF40l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `zoHgn7B9q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c |0p'EQ  
kNuvJ/St  
^-%'ItVO  
template < typename Cond, typename Actor > 8vx ca]DcV  
class do_while "6,fIsU  
  { \8(Je"S  
Cond cd; 1^_W[+<S/  
Actor act; >~g-  
public : %! ` %21  
template < typename T > ,[n9DPZ  
  struct result_1 }B%9cc  
  { *r.% /^@  
  typedef int result_type; 9O g  
} ; :7{GOx  
|5>Tf6 $(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g? vz\_  
jV% VN  
template < typename T > 4s{=/,f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {OG1' m6=/  
  { gs<~)&x  
  do }$)~HmZw  
    { 4KH'S'eR  
  act(t); (-<hx~  
  } '`8 ^P  
  while (cd(t)); o0Teect=  
  return   0 ; ru:"c^W:[  
} G[}v?RLI  
} ; @ 5d^ C  
6{I7=.V  
&D<6Go/)_*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >p&"X 2 @  
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。 &5}YTKe}|  
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。 ]ty$/{hx'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v hZXgp0X  
下面就是产生这个functor的类: taDe^Ist j  
8{Wl   
+B{u,xgg  
template < typename Actor > 4EYD5  
class do_while_actor 2UQF:R?LQ  
  { Zx8$M5  
Actor act; xst-zfkH`  
public : 5$i(f8*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7,)E1dx -V  
I(UK9H{0$  
template < typename Cond > Q``1^E'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OcB&6!1u  
} ; ;$tdn?|  
@de  ZZ  
@Ez>?#z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ESviWCh0Fl  
最后,是那个do_ JbEEI(Q>g  
c ,#=In2  
eNfH9l2k  
class do_while_invoker 5H'Iul<Os  
  { ll}_EUF|  
public : 5]mH.{$x$?  
template < typename Actor > e@c8Ce|0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tkr~)2,(I!  
  { 'oz$uvX  
  return do_while_actor < Actor > (act); !bzWgD7j  
} =nHkFi@D=t  
} do_; p$F` 9_bZ  
~LI}   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e!=7VEB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w#2apaz  
最后来说说怎么处理break和continue >'n[B    
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 AK lr a$  
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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