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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {y%cTuC=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qGXY  
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, l8~s#:v6X  
%E k!3t  
QnTKo&|9  
4Nl3"@<$  
  class filler "sUjJ|  
  { AeR*79x  
public : {bP )Fon  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [lz#+~rOS  
} ; \n<9R8g5  
m FgrT  
Z'!i"Jzq|{  
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: ?_t_rF(?6  
rT"3^,,  
)C>8B`^S  
#;])/8R%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NyR,@n1  
H{et2J<H  
B(1WI_}~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cfC}"As  
V)Sw\tS6g  
7SJbrOL4Q-  
;u*I#)7  
二. 战前分析 %:!ILN  
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。 <;lwvO  
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 ey@{Ng#  
TFG0~"4Cz  
`V2doV)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HJ+ Q7)  
  /* --------------------------------------------- */ <  UD90}  
vector < int *> vp( 10 ); dJF3]h Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1}Th@Vq  
/* --------------------------------------------- */ QJF_ "  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "DC L Z  
/* --------------------------------------------- */ g-4j1yJV<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JI[{n~bhGD  
  /* --------------------------------------------- */ z)ndj 1,#)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sfa;;7W@R  
/* --------------------------------------------- */ p|>m 2(|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;Sl%I+?  
KsSIX  
-nQ(.#-n  
x8o/m$[,=u  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?3y>K!D(A  
1._1, _2是什么? QmC#1%@a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  c+upoM  
2._1 = 1是在做什么? MG,)|XpyWJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZV ;~IaBL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `d}t?qWS;F  
#H]c/  
8/<+p? 3p>  
三. 动工 U'LPaf$O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kD me>E=  
i<{:J -U|  
fb[? sc  
b#( X+I  
template < typename T > tTb fyI  
class assignment UCo`l~K)qg  
  { Z]XjN@j"  
T value; ~7w LnB  
public : wlFK#iK  
assignment( const T & v) : value(v) {} &N*l?7(  
template < typename T2 > c"diNbm[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ! NJGW  
} ; TDX~?> P  
cI'su?  
+y^'\KN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #x6EZnG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ct@3]  
XzBlT( `w  
#sE: xIR  
#y f  
  class holder &ZL4/e  
  { aA]wFZ  
public : :W#?U yo  
template < typename T > D `av9I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L;=3n[^x  
  { a1shP};pK  
  return assignment < T > (t); OkMAqS  
} Gi\Z"MiBZ  
} ; SB`xr!~A]  
Y,?kS dS  
d~q7!  
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: (6i4N2  
40O@a:q*  
  static holder _1; q2U?EP{8~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 32Wa{LG;2  
`{NbMc\ ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B r6tgoA  
而不用手动写一个函数对象。 <tW/9}@p9  
sB!6"D5  
:<v@xOzxx  
YIF|8b\  
四. 问题分析 aTkMg  
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。 CIVV"p`}  
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。 oA8A @,-L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h!`KX2~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yQ !keGj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N|%X/UjZ2.  
 `7oYXk  
五. 问题1:一致性 /m4Y87  
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?| l{Et:W%|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8Vy/n^3)  
m95] z18T'  
struct holder NU"L1dK @  
  { 4n*`%V  
  // U|b)Bw<P  
  template < typename T > ZAgtVbO7  
T &   operator ()( const T & r) const >`<qa!9  
  { o7^0Lo5Z?  
  return (T & )r; </b_Rar  
} %pLqX61t=  
} ; z'*{V\  
(+}44Ldt  
这样的话assignment也必须相应改动: PbfgWGr  
U?ZWDr"*`w  
template < typename Left, typename Right > E)|Bl>  
class assignment fOdX2{7m  
  { 7d/I"?=|rA  
Left l; BY':R-~(  
Right r; >vXS6`;  
public : u $B24Cy.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :m36{#  
template < typename T2 > !$#5E1:\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >>cL"m  
} ; n]t3d  
LP/SblE  
同时,holder的operator=也需要改动: a*t>Ks'C  
LYiIJAZ.  
template < typename T > D~M*]&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^>^h|$  
  { "N)InPR-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -j@IDd7  
} ^])s\a$  
\odns  
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。 $~\Tl:!#?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7X>*B~(R  
DcG=u24Xy!  
return l(rhs) = r; \Y`psSf+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ua4P@#cU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6R*eJICN  
7`e<H8g  
template < typename Tp > { R/e1-;  
class constant_t ~S$ex,~  
  { Ec^2tx"=  
  const Tp t; b}*q*Bq  
public : 5=Y(.}6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E(&zH;?_  
template < typename T > pD }b$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TmK8z  
  { ~qX wQ@  
  return t; )\7Cp-E-W  
} h,6> ^A  
} ; SwaMpNXL  
phB d+zQc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m_FTg)_=  
下面就可以修改holder的operator=了 7PwH&rI  
Ocz21gl-?`  
template < typename T > *_]fe&s=%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $.31<@T7  
  { 'v=BAY=Ef  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ap,zC)[  
} MZqHL4<|  
,XI=e=  
同时也要修改assignment的operator() g4{0  
G_5w5dbG  
template < typename T2 > T!Lv%i*|Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %Aa_Bumf*:  
现在代码看起来就很一致了。 )6eFYt%c  
K92M9=>  
六. 问题2:链式操作 @, AB 2D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O&}R  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rDu?XJA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 KuEM~Q=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ggpa !R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l@]Fzl  
d*=qqe H  
template < typename T > #WGyQ u  
struct result_1 C%j@s|  
  { ad52a3deR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OL^DuoB4q  
} ; c8HETs1  
ywB0 D`s'  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h 0)oQrY  
NRk^Z)  
template < typename T > O;T)u4Q&3  
struct   ref %eGD1.R  
  { M'oQ<,yW-  
typedef T & reference; Xn5LrLM&  
} ; c{39,oF  
template < typename T > j 20m Z  
struct   ref < T &> ) q/brCq  
  { xK4E+^ b  
typedef T & reference; |CK/-UG}  
} ; k^K%."INn  
uKB V`I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: : qV|rih_Q  
jS5K:yx<  
template < typename T > 7|Iq4@IT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E.-2 /'i  
  { )}vUYTU1  
  return l(t) = r(t); tf1Y5P$  
} Mko,((>I1  
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。 }uO2 x@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4{b/Nv:b  
v+dT7* ^@  
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 ha9 d z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  (C%qA<6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t+jdV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3M'Y'Szm  
最后的布局是: PWfd<Yf!  
                Add = N:5#A  
              /   \ .TNJuuO  
            Divide   5 Zc*#LsQh.`  
            /   \ ?+$EPaC2  
          _1     3 P(3$XMx  
似乎一切都解决了?不。 n@S|^cH  
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。 ^ ,[gO#hgz  
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。 a t=;}}X  
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: e`)zR'As  
f9'dZ}B  
template < typename Right > B74]hgK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hl8\*#;C&>  
Right & rt) const kq(]7jU$[  
  { h*sL' fJ]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n:Dr< q .  
} g%D.sc)69  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 4oMgH>Vd  
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。 XHY,;4  
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。 5z" X>!?^  
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。 "\M3||.!  
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。 "tj]mij2)G  
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? [.;8GMW  
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: clM6R  
-&QpQ7q1  
template < class Action > NIC.c3  
class picker : public Action ;:bnLSPo  
  { $us7fuKE  
public : lH"VLO2l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1W9uWkk_d  
  // all the operator overloaded 9FF  
} ; ^a#W|-:  
4hn' b[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RVpo,;:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C4|79UG>s  
j"&Oa&SH  
template < typename Right > /EL3Tt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lnV!Xuf  
  { cQ0+kX<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tcq@Q$H  
} SWNT}{x]  
_G%kEt_4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jLEO-<)-)  
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。 c2d1'l]n  
nNRc@9Lt  
template < typename T >   struct picker_maker 2V$YZSw6q  
  { WTZuf9:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |s!n7%|,7  
} ; }IKU^0M9<T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =':B  
  { F_V/&OV  
typedef picker < T > result; }w)wW1&  
} ; 6O'Y@9#  
}jg,[jw_"X  
下面总的结构就有了: >E>'9@Uh  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qi8~bQ{rH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  f^[m~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {65_k  
至此链式操作完美实现。 YO;@Tj2)x  
gyC Xv0*z  
`,FhCT5  
七. 问题3 ''.\DC~K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 QVD^p;b  
%O>_$ 4q  
template < typename T1, typename T2 > Q?dzro4C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "}< baz  
  { P_M!h~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  Lvn+EM  
} _,*QJ  
q)tNH/  
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: S#\Cyn2(t  
59(} D'lw>  
template < typename T1, typename T2 > >< Qp%yT  
struct result_2 IpVtbDW  
  { U@)WTH6d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7#9fcfL  
} ; ~8[`(/hj  
j8ac8J,}c  
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? RNX>I,2sh  
这个差事就留给了holder自己。 CbT ;#0  
    wd Di5-A4  
tj tN<y  
template < int Order > &lB>G[t  
class holder; +)7h)uq  
template <> x|3G}[=  
class holder < 1 > ^]$rh.7&  
  { ~|`jIqU  
public : G\*`%B_ n  
template < typename T > 44UN*_qG  
  struct result_1 {CGk9g" `  
  { KocNJ TB  
  typedef T & result; smuQ1.b  
} ; byJ[1UK  
template < typename T1, typename T2 > , L8(Vo`-  
  struct result_2 Ewo6Q){X  
  { vH]2t.\  
  typedef T1 & result; [uu<aRAg3O  
} ; zB+zw\ncN  
template < typename T > @G=_nZxv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 49 1 1  
  { m>'#664q1  
  return (T & )r; 8*(|uX  
} oh >0}Gc8  
template < typename T1, typename T2 > *BQy$dfE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Aj@t*3  
  { Qf|c^B  
  return (T1 & )r1; e]smnf  
} *GM.2``e  
} ; SCXtBZ`.G  
Q% J!  
template <> <GoZ>  
class holder < 2 > tnw6[U!rh=  
  { CSMx]jbb  
public : D}bCMN <  
template < typename T > q_0,KOGW  
  struct result_1 a8Z{-=)  
  { WD#7Q&T(;  
  typedef T & result; .OD{^Kq2  
} ; 4% 2MY\  
template < typename T1, typename T2 > dxF)) Z  
  struct result_2 ImI, q:[67  
  { i7xBi:Si  
  typedef T2 & result; Bet?]4\_  
} ;  lmB+S  
template < typename T > U p: M[S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3F9AnS  
  { !ziO1U  
  return (T & )r; A)D1 #,0  
} Us8nOr>5  
template < typename T1, typename T2 > ?) VBkA5j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l~GcD  
  { w0fFm"A|W  
  return (T2 & )r2; /QVhT  
} IL<@UWs6  
} ; bH_zWk  
FeuqqZ\=&  
<0H^2ekd  
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> >。 b'G!)n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =' #yG(h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !a9/8U_>XF  
>66v+  
return l(i, j) = r(i, j); @Yh%.#\i%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &, WQr  
}%k 3  
  return ( int & )i; wRj&k(?*  
  return ( int & )j; bF? {  
最后执行i = j; O.OSLezTQ  
可见,参数被正确的选择了。 &e1(|qax  
R}\n @X*  
z4*`K4W  
k54Vh=p  
1WLaJ%Fv  
八. 中期总结 =^gZJ@  
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: 2k"!o~s^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VAZ6;3@cd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k>72W/L^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hdx"/.s  
M`.v/UQn  
{~eVZVv  
%n>*jFC  
L2^M#G@t  
i 9wk)  
九. 简化 >^ M=/+<c  
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。 y4N=v{EbL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <>^otb,e$  
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: yX|0 R H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /FA0(< -}  
  +-*/&|^等 KJN{p~Q  
2. 返回引用。 e'1}5Ky  
  =,各种复合赋值等 .wz.Jr`{  
3. 返回固定类型。 S(h+,+289  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \>r<z46x  
4. 原样返回。 %v 1NDhaXz  
  operator, 53X5&Bwh  
5. 返回解引用的类型。 ':_1z5  
  operator*(单目) &\/p5RX  
6. 返回地址。 UqsX@jL!  
  operator&(单目) cSs??i D"q  
7. 下表访问返回类型。  K na  
  operator[] tu0agSpU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e-e*%  
  operator<<和operator>> ,xsFBNCC  
)%]`uj>*[  
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。  w#\*{EN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uj9IK  
u}I\!-EX!v  
template < typename Left > qx<h rC0Z&  
struct value_return \-~TW4dYe  
  { @XFy^?  
template < typename T > r__Y{&IO  
  struct result_1 D "9Hv3  
  { gl~>MasV&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .l(t\BfE~  
} ; Ud[Zv?tA:  
"]0sR  
template < typename T1, typename T2 > 0x]W W|se*  
  struct result_2 3,RaM^5dV  
  { Erd)P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1dahVc1W  
} ; 2[R{IV8e  
} ; beCTOmC  
~]&,v|g&  
l d4#jV ei  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -<Zs7(  
S8$kxQg  
下面我们来剥离functor中的operator() QvN=<V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?A7_&=J%  
dwAFJhgh  
return l(t) op r(t) KM ;'MlO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7BDRA},o  
return op l(t) ?XNQ_m8f  
return op l(t1, t2) *iVCHQ~  
return l(t) op OfSHZ;,  
return l(t1, t2) op <"Cacf g  
return l(t)[r(t)] `$odxo+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G 0;5I_D/  
dy%#E2f  
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: ypK1 sw  
单目: return f(l(t), r(t)); NWq>Z!x`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l3C%`[MB  
双目: return f(l(t)); /?wH1 ,  
return f(l(t1, t2)); u!VAAX  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q-g}{mFS  
2po>%Cp  
struct meta_divide 1^4z/<ZWm  
  { nR1QS_@{L  
template < typename T1, typename T2 > b7_uT`<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ToWtltCD  
  { $<(FZb=  
  return t1 / t2; Zw`vPvb!  
} ;>d uY\$<  
} ; {q-<1|xj/J  
"Wz#<! .r  
这个工作可以让宏来做: . w_oWmD  
F qW[L>M'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vS{zLXg  
template < typename T1, typename T2 > \ }t^N|I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k[p7)ec  
以后可以直接用 5 UQbd8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NY`$D}Bi  
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 tgPx!5U  
(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。。。) Y]SX2kk(2  
~Yw`w 2  
ZFAi9M  
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 ,@1.&!F4it  
X<<hb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;/Z9M"!u[  
class unary_op : public Rettype `Y~EL?  
  { <[e E5X(  
    Left l; oS/cS)N20  
public : N=QeeAI}}m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1dy>a=W  
z!r-g(^G  
template < typename T > 7z=zJ4C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3. kP,  
      { gfPht 5  
      return FuncType::execute(l(t)); -!k$ Z  
    } 1j7sJ" *  
?/ @~ d  
    template < typename T1, typename T2 > K5fL{2V?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IP 9{vk  
      { .%(Q*ioDh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cCoa3U/  
    } ]H4T80wm&  
} ; 0~5'O[NhF  
zIyMq3  
>J]^Rgn>  
同样还可以申明一个binary_op ^MUSq(  
v~2$9x!9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g0P^O@8  
class binary_op : public Rettype ;;9W/m~]  
  { xsPE UK&g  
    Left l; oP$l(k  
Right r; J4Ix\r_  
public : c<`Z[EY(t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YB^[HE\#y  
gdu8O!9)  
template < typename T > TfYXF`d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K9#=@}!3L  
      { ]+SVQ|v0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /=5YHq>  
    } us2X:X)  
'n9<z)/,!  
    template < typename T1, typename T2 > a19yw]hF5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y 7a<3>  
      { VZ`L-P$AF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I?l%RdGW  
    } Jv|uI1V  
} ; F3aOKV^  
a5v}w7vL  
TfD]`v`]   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 aP%2CP~_P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rHir> p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iG\ ]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dA`.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D]H@Sx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U9d0nj9 j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W3XVr&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aIrQ=}  
下面是修改过的unary_op 1mLd_ ]F'F  
B>hC8^.S|w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F ;o ^.  
class unary_op z"b}V01F#  
  { oA^aT:o +  
Left l; SIBNU3;DL  
  `kn 'RZR  
public : oJcDs-!  
.o(XnY)cgJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C6=P(%y  
_Ra$"j  
template < typename T > Hl,.6 >F?  
  struct result_1 H8V${&!ho  
  { _%M5 T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7fVlA"x  
} ; hP=^JH  
6^vMJ82U  
template < typename T1, typename T2 > JF%eC}[d  
  struct result_2 7r`A6 \ !  
  { D;pfogK @  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gy Jx>i  
} ; 5Av bKT  
!$/1Q+  
template < typename T1, typename T2 > :N \j@yJK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U#I 8Rd I,  
  { p7UdZOi2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 03F%!Rm/j  
} "k)}qI{  
Osb#<9{}  
template < typename T > :u%Jrc (W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const td:GZ %  
  { l\PDou@5  
  return OpClass::execute(lt(t)); j4ARGkK5B  
} bbDl?m&bq  
GOT@  
} ; (v11;kdJB  
WOW:$.VO^  
r#ISIgJXG  
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 p;[">["  
好啦,现在才真正完美了。 xWwQm'I2}  
现在在picker里面就可以这么添加了: Hm>M}MF3  
Z /#&c  
template < typename Right > v99gI%TA'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P}] xz Vy  
  { HN/ %(y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v"y0D  
} uSeRn@  
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。 h]wahExYP  
]SqLF!S(=  
,]1oG=`3v  
^sLnKAN  
Md~% e'  
十. bind Q\pTyNAYn  
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。 G~SgI>Q  
先来分析一下一段例子 g_kR5Wxpt  
3#{{+5G  
Q&zEa0^rG6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gnW]5#c@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c-|~ABtEpX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8VbHZ9Q  
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。 AS 5\X.%L*  
我们来写个简单的。 _|VWf8?\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *Y4h26  
对于函数对象类的版本: I9sx*'  
|T!^&t  
template < typename Func > 9ANC,+0p  
struct functor_trait aq'd C=y  
  { LaI(  
typedef typename Func::result_type result_type; /%El0X  
} ; gk"0r\Eq  
对于无参数函数的版本: L*;XjacI]  
4 1w*<{Lk  
template < typename Ret > r:[N#*kK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gi7jgv{{  
  { 9ghZL Q  
typedef Ret result_type; ttazY#  
} ; D}n&`^1X+  
对于单参数函数的版本: _cz&f%qr  
f.V1  
template < typename Ret, typename V1 > wYZ"fusT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N|Cx";,|FZ  
  { <AZ21"oR/  
typedef Ret result_type; G#V}9l8 Q  
} ; XkB^.[B  
对于双参数函数的版本: 'dE G\?v9  
?\_N*NEtK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'ZyHp=RN)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q4].C|7   
  { tTWeOAF  
typedef Ret result_type; ,XD'f  
} ; 0((3q'[ <  
等等。。。 U}H2!et&,)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mI55vNyer  
?{bF3Mz=  
template < typename Func > ( K5w0  
struct func_return @]*b$6tt  
  { v&BKl  
template < typename T > gv&%2e}_  
  struct result_1 nZ;h&N -_-  
  { pEUbP,3M:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .'3&!#3  
} ; JNQiCK,)}M  
l `D>h2]  
template < typename T1, typename T2 > [kdt]+'+  
  struct result_2 F-!,U)  
  { #+mt}w/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w28!Yj1Q  
} ; NGl/F{<  
} ; TW 2OT }  
fz%I'+!  
E)eRi"a46  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '4gi*8Y  
YkRv~bc1]  
template < typename Func, typename aPicker > }E=:k&IDPB  
class binder_1 D`nW9i7  
  { Yg 8AMi  
Func fn; L nQm2uF  
aPicker pk; B{fPj9Y0  
public : J(BtGGU'  
19 h7 M  
template < typename T > A>;Q<8rh  
  struct result_1 VE4Z;Dr"  
  { ^i3~i?\,P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K".\QF,:  
} ; GF6c6TXF@  
n@pm5f  
template < typename T1, typename T2 > `v*UY  
  struct result_2 .&:GO D  
  { m'Jk!eo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +xqPyR  
} ; hFORs.L&G  
#UR4I2t*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wRgh`Hc\}  
t`b>iX%(1t  
template < typename T > _pu G?p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = > .EDL.  
  { a6K1-SR^6)  
  return fn(pk(t)); "=l<%em  
} P;%4Imq3  
template < typename T1, typename T2 > 7aH E:Dnwp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const liEb(<$a  
  { DlB"o.  
  return fn(pk(t1, t2)); v#iKa+tx  
} zk+&5d 4(  
} ; |*4)G6J@n  
P8DT2|Z6f]  
\cq gCab/2  
一目了然不是么? 65FdA-4  
最后实现bind iz'#K?PF_  
}D5*   
qaBjV6loy  
template < typename Func, typename aPicker > Wsb=SM7;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5oz[Njq4  
  { 1tvgM !.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c5_?jKpl  
} zV)Ob0M7U  
m?;aTSa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 po~l8p>  
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。 +MG(YP/ l  
7 4rmxjiN  
十一. phoenix h1 \)_jxA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3}::"X  
wH&Rjn  
for_each(v.begin(), v.end(), L@*0wx`fU  
( b*4[)Yg4  
do_ &I8,<(`  
[ ,|?-\?I  
  cout << _1 <<   " , " 9moenkL  
] }8E//$J  
.while_( -- _1), ?}*A/-Hx0U  
cout << var( " \n " ) 'T54k  
) Y21,!$4gb  
); sY?pp '}a  
owA3>E5t&  
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: ZoJ:4uo N`  
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 f o])=KM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g`KVF"8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {;4AdZk  
^FSUK  
]JQk,<l5E  
template < typename Cond, typename Actor > Zf<M14iM  
class do_while wAE ,mw  
  { m ys5B}  
Cond cd; tN|sHgs  
Actor act; Y$3H$F.+  
public : mq$mB1$3u  
template < typename T > CFJ F}aW  
  struct result_1 zn5  
  { \XR%pC  
  typedef int result_type; 4kO[|~#  
} ; oD,f5Ci-  
A3%s5`vNvH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =~YmM<L  
3=9yR* *  
template < typename T > aK'`yuN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]E90q/s@c  
  { 84[T!cDk  
  do T2# W=P  
    { %-@`|  
  act(t); (j-[m\wF  
  } L{$ZL&  
  while (cd(t)); >b;fhdd:4  
  return   0 ; gBRhO^Sz  
} )f4D2c&VE  
} ; {N+N4*  
Vm]ltiTVk  
Yo:l@(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8:,E=swe  
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。 -A}*Aa'\  
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。 8XwAKN:f  
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。 uV<I!jyI  
下面就是产生这个functor的类: Xui${UYN  
gkS#=bv9e@  
| ]`gps  
template < typename Actor > U6qv8*~  
class do_while_actor @L|X('i  
  { ,)A^3Q*  
Actor act; jh.W$.Oq  
public : juuBLv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JDVMq=ui  
"H>L!v  
template < typename Cond > ;J pdnV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q4vu r>m6  
} ; 10 dVV[=  
+F ~;Q$T  
.:,RoK1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N$J)Ow  
最后,是那个do_ T{u!4Yu  
dwks"5l  
}*l V  
class do_while_invoker ~I6Er6$C^  
  { >jAr9Blz]  
public : v=?U{{xQ  
template < typename Actor > #5O'XH5_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V%&t'H{  
  { -CW&!oW  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^z3-$98=A  
} Ltpd:c  
} do_; C,C%1  
"Iu[)O%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $DC*&hqpt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BM{GSX  
最后来说说怎么处理break和continue ")7,ZN;  
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。 L f[>U  
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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