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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `%Fp'`ZM$8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {($bz T7c  
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, (m3hD)!+y  
]+:yfDtZd  
4.,EKw3  
:-{"9cgF R  
  class filler CmB_g?K  
  { O_;BZzT  
public : *}vvS^c0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o"JH B  
} ; 65aYH4"  
UIEvwQ  
c~U0&V_`j  
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: GQt5GOt  
0$|VkMq(  
"-f]d~P>  
k^}[+IFJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pwN2Nzski  
Yh95W  
'bx}[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <PSz`)SN  
Lc~m`=B  
x/<ow4C  
mW{;$@PLF"  
二. 战前分析 N[ = I  
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。 JA4Zg*7I  
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 k^oSG1F  
8sj2@d  
a[hF2/*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w9Yx2  
  /* --------------------------------------------- */ k*A(7qQA`4  
vector < int *> vp( 10 ); (GRW(Zd4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [j@ek  
/* --------------------------------------------- */ 1t e^dh:Vp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~ n<|f  
/* --------------------------------------------- */ _-fLD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hp)>Nzdx  
  /* --------------------------------------------- */ }#1.$a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CRo'r/G  
/* --------------------------------------------- */ -`4]u!A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZJ{DW4#t  
SGl|{+(A  
U)kyq  
mH,s!6j?Vp  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4>(K~v5;N  
1._1, _2是什么? Mg\588cI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #m|el@)  
2._1 = 1是在做什么? 9,fV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Mzg'$]N  
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。 MNs<yQ9I'  
ai;!Q%B#Q  
l]|&j`'O  
三. 动工 bpsyO>lx/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G5qsnTxUJ  
Lx- %y'P  
8nI~iN?"   
[g}^{ $`  
template < typename T > .g/!u(iy  
class assignment VQ!4( <XD  
  { +_:p8, 5o  
T value; r5&c!b\  
public : ScJ:F-@>  
assignment( const T & v) : value(v) {} xd3mAf  
template < typename T2 > cPIyD?c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L^e*_q2d:>  
} ; 2>"{El|PbN  
HV!P]82Pa  
.:H'9QJg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %;4#?.W8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _3 [E$Lg  
wSjy31  
ZS:[ZehF  
UP-2{zb |?  
  class holder 9>+>s ?IgK  
  { nxN("$'cq  
public : pjO  
template < typename T > 5 n4/}s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 07^.Z[(pCt  
  { M(8xwo-W  
  return assignment < T > (t); 4`~OxL  
} gs2qLb  
} ; R@WW@ Of  
/,7#%D  
*Iw19o-I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q \X_JZ  
blz#M #  
  static holder _1; &h[)nD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Jur$O,u40l  
0D:uM$ i]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @uC-dXA"  
而不用手动写一个函数对象。 3znhpHO)  
M/V"Ke"N  
F-Z>WC{+  
Q9y|1Wg1W  
四. 问题分析 *QW.#y>"j  
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。 dY?l oFz  
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。 /_fZ2$/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h<m>S,@g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :%Z)u:~':  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9F,XjPK=  
yMNOjs'c {  
五. 问题1:一致性 j+< !4 0#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1slt[&4N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y\!:/h]E&  
"~C \Z} ;  
struct holder |RpZr!3V  
  { ^umHuAAE  
  // Ahd{f!  
  template < typename T > M]\"]H?  
T &   operator ()( const T & r) const oQyMs>g  
  { T5~Qfl?Y  
  return (T & )r; 5NSXSR9c  
} ziW[qH {  
} ; KJ?/]oLr0  
EI9Yv>7d{  
这样的话assignment也必须相应改动: \l6mX In=>  
~$a%& ]\  
template < typename Left, typename Right > K6<1&  
class assignment w*SFQ_6YE  
  { #l2WRw_t  
Left l; bv[*jr;45  
Right r; ,v| vgt  
public : [-[|4|CnOm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /7*qa G  
template < typename T2 > lSId<v?C>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x^F2Ywp%  
} ; '.&,.E&{$  
y(#F&^|  
同时,holder的operator=也需要改动: hYCyc -W  
GLl@ 6S>v  
template < typename T > ZG)C#I1;O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jf2:[ Mq  
  { \No22Je6d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a7NX~9 g  
} K3UG6S\B  
Q!%CU8!`&  
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。 I(WND/&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $PbN=@  
I|[aa$G  
return l(rhs) = r; ?yz}  
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。 xcIZ'V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nuv$B >  
28+ Sz>SP  
template < typename Tp > Z@iMG  
class constant_t %@M/)"k  
  { fs]Zw mA^  
  const Tp t; h$zPQ""8  
public :  K[TMTn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &9] [ ~$  
template < typename T > Tf[-8H<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M/sqOhg  
  { El&pu x2  
  return t; a( {`<F  
} &<i>)Ss  
} ; U7fE6&g  
l 0b=;^6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >|I3h5\M  
下面就可以修改holder的operator=了 N<Q}4%^c  
4_I,wG@  
template < typename T > &(^>}&XS.<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "Lpt@g[HF  
  { ZCJ8I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IO_H%/v"jC  
} 7erao-  
<ct{D|mm  
同时也要修改assignment的operator() U14dQ=~b/  
Z*e7W O.  
template < typename T2 > 1@qb.9wZ6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7iJk0L$]x  
现在代码看起来就很一致了。 .r*b+rc;]  
iii$)4V  
六. 问题2:链式操作 M[*:=C)H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s9GPDfZ  
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。 TAC\2*bWje  
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。 LP)mp cQ  
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。 ptq{$Y{_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {}^ELw  
UZX)1?U  
template < typename T > >qUO_>  
struct result_1 8"* $e I5  
  { >%3c1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |~CnELF)  
} ; ng<`2XgU  
+m7 x>ie)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6$dm-BI  
$-AvH( @  
template < typename T > >`\*{]  
struct   ref OB^2NL~Q~  
  { =,]J"n8|v  
typedef T & reference; h5l Lb+  
} ; 1W!n"3#  
template < typename T > 0 De M  
struct   ref < T &> mVL,J=2  
  { < 5_Ys  
typedef T & reference; 9FLn7Y  
} ; gX _BJ6  
J+|ohA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f8^58]wx0  
@>:07]Dxo  
template < typename T > imhq*f#A[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c_a$g  
  { R39R$\  
  return l(t) = r(t); i }g xq  
} t5Mo'*j =  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 d$,i?d,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -pGt ;  
*(MvNN*  
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 *_wef/==  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q%xY/xH]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )|a9Z~#x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9c7 }-Go  
最后的布局是: O]g+z$2o  
                Add #rr-4$w+  
              /   \ `pMI[pLZe  
            Divide   5 2* L/c-  
            /   \ fBOPd =  
          _1     3 ge oN4  
似乎一切都解决了?不。 6qJB"_.  
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。 |YFD|  
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。 bX(*f>G'  
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: ~+C#c,Nw  
uRy6~'  
template < typename Right > |)-:w?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UQcmHZ+lf  
Right & rt) const V6{xX0'b*m  
  { =|%T E   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W7o/  
} {|E7N"Qzg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,h._iO)I^  
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。 p,8Z{mLn  
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。 bN&da [K  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r?I(me,  
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。 nu<!/O  
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? tp^'W7E  
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: _D4}[`  
zNf5OItx  
template < class Action > UIj/Id  
class picker : public Action dZgfls  
  { NLGr=*dq  
public : ^e,RM_.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i?/?{p$#a-  
  // all the operator overloaded $bosGG  
} ; A%2}?Ds  
m_ m@>}ud  
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。 [;AcV73  
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: }AqD0Qd2Hj  
Y7)@(7G)\  
template < typename Right > _[o^23Hj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ig KAD#2a  
  { h,'+w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @EZONKT  
} l5ds`uR#  
}z+"3A|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [1^wy#  
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。 yo,!u\^x  
r&sOM_BUF  
template < typename T >   struct picker_maker p&mtKLv  
  { G9inNz*Cx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; np^<HfYV  
} ; p'k+0=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  7~nCK  
  { E0]h|/A]  
typedef picker < T > result; 34kd|!e,  
} ; SYPMoE!U:  
l|em E ^  
下面总的结构就有了: \q'fB?bS^  
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。 )N 6[rw<  
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。 a&"*UJk<?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H`lD@q'S  
至此链式操作完美实现。 "@w%TcA  
E}9ldM=]s  
](:FW '-  
七. 问题3 z xUj1  
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。 =>\-ma+  
/+`<X%^U  
template < typename T1, typename T2 > {taVAcb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8G] m7Z  
  { GTe:k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  ca*[n~np  
} yGG B  
p3FnYz-V  
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: (<ZkmIXN  
1DtMY|wP  
template < typename T1, typename T2 > T}Vpy`  
struct result_2 }k0-?_Z=1  
  { +JS/Z5dl+}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6n\z53Mk  
} ; A'QGTT  
Wx)U<:^e  
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? fR%1FXpK&  
这个差事就留给了holder自己。 qK vr*xlC  
    EvQwGt1)P  
M6iO8vY  
template < int Order > ,nB3c5X)|  
class holder; L2.`1Aag  
template <> 6*aa[,>  
class holder < 1 > (e3Gs+;  
  { cgxF Ev  
public : )(Mr f{  
template < typename T > f H|QAMfOu  
  struct result_1 ~gWd63%8x  
  { L\wpS1L(  
  typedef T & result; h` h>H X  
} ; :@%-f:iDj  
template < typename T1, typename T2 > _OU.JrqC  
  struct result_2 k;_KKvQ  
  { H4'DL'83  
  typedef T1 & result; O0wCb  
} ; dEd]U49u  
template < typename T > Jp3di&x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hdr}!w V  
  { 0SY f<$  
  return (T & )r; ]ZKt1@4AY  
} w-H%B`/  
template < typename T1, typename T2 > LX\*4[0%K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xJ2O4ob  
  { ,)rZAI  
  return (T1 & )r1; "vOfAo]`  
} `,Y[Z  
} ; u2-@?yt  
S`@6c$y k  
template <> Ur([L&  
class holder < 2 > k'ZUBTRq!  
  { Go\} A:|s  
public : Z#F,y)YiO  
template < typename T > @9uYmkcV  
  struct result_1 g7 Md  
  { -<51CDw,  
  typedef T & result; -M:hlwha  
} ; q]N?@l]  
template < typename T1, typename T2 > }>;ht5/i/  
  struct result_2 ewAH'H]o  
  { ~S^X"8(U  
  typedef T2 & result; ?wLdW1&PpX  
} ; :Dk@?o@2;C  
template < typename T > r!.+XrYg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i,'Ka[6   
  { O| 1f^_S/  
  return (T & )r; xdL/0 N3  
} 50`iCD  
template < typename T1, typename T2 > EO].qN-8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X$-b oe?  
  { Rct"\{V')n  
  return (T2 & )r2; T1(j l)  
} &8]#RQy{f  
} ; UEEBWzH  
7bonOt Y  
X%a;i6pq  
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$?Xn{Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -OrY{^F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0\cnc^Z  
1c)\  
return l(i, j) = r(i, j); %Ui{=920  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %wt2F-u  
i5 L:L  
  return ( int & )i; Hz]4AS  
  return ( int & )j; *b Ci2mbm@  
最后执行i = j; a1g6}ym\  
可见,参数被正确的选择了。 VelB-vy&  
jcEs10y  
f`hyYp`d5  
egI{!bZg'\  
YgfSC}a  
八. 中期总结 ~*7O(8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Jt2,LL:G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /lLov.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Vl{~@G,@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t{R5 EU  
+X:J]- 1)  
='dLsh4P2N  
Hs"% S  
NqJ<!q)  
<I7(eh6d  
九. 简化 {H=oxa  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,4H;P/xsb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i1qS ns  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Jo{ zy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jDlA<1  
  +-*/&|^等 T[0V%Br{d+  
2. 返回引用。 8pYyG |\  
  =,各种复合赋值等 /[a|DUoHO  
3. 返回固定类型。 n}< ir!ZTO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6P;o 6s  
4. 原样返回。 -6rf( ER  
  operator, xClRO,-  
5. 返回解引用的类型。  r=fE8[,  
  operator*(单目) !uWxRpT,7  
6. 返回地址。 -|m$YrzG  
  operator&(单目) #_.g2 Y  
7. 下表访问返回类型。 koOyZ>  
  operator[] jrm0@K+<IA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H<`^w)?  
  operator<<和operator>> 2X|CuL{]  
m_Mwg  
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。 Z0e-W:&;kF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y 3o^Euou  
+w "XNl  
template < typename Left > =m`l%V[  
struct value_return EfKM*;A  
  { [O=W>l  
template < typename T > "A%MVym."  
  struct result_1 9;=q=O/  
  { U r^YG4(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C/F@ ]_y  
} ; 3YR* ^  
6#<Ir @z  
template < typename T1, typename T2 > c}\ ' x5:o  
  struct result_2 U? 8i'5)  
  { $"Afy)Ir  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -NAmu97V}  
} ; ;K3d' U  
} ; }%eDEM  
&oA~ Tx  
k_]\(myq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5B%w]n  
GGCqtA^@7d  
下面我们来剥离functor中的operator() Js/N()X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6hZ.{8e0  
e\`wlaP,  
return l(t) op r(t) z~F37]W3[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {3_Gjb5\\4  
return op l(t) }A-{6Qe  
return op l(t1, t2) f[x~)=  
return l(t) op V {p*z  
return l(t1, t2) op x@h tx?   
return l(t)[r(t)] J;S-+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (FuEd11R  
{`a(Tl8V  
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: 8Bq-0=E  
单目: return f(l(t), r(t)); 8+9\7*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TZe+<~4*i%  
双目: return f(l(t)); v' C@jsx M  
return f(l(t1, t2)); +a-D#^ 2;  
下面就是f的实现,以operator/为例 8`}l\ Y  
$Jcq7E~  
struct meta_divide yKYl@&H/%  
  { \UOm]z  
template < typename T1, typename T2 > j(sLK &  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W;qP=DK2  
  { C?/r;  
  return t1 / t2; J2m"1gq,  
} <P- $RX  
} ; >zQNHSi  
Uls+n@\!  
这个工作可以让宏来做: DE%fF,Hk3  
VrVDm*AGQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @a0Q0M  
template < typename T1, typename T2 > \ 975 _d_U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xpAok]  
以后可以直接用 ^CUSlnB\(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )#a7'Ba  
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 }B`Ku5 M  
(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。。。) d,UCH  
NddO*`8+)  
^}J<)}Q  
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 sZKEUSFD #  
RB [/q:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [_V:)  
class unary_op : public Rettype })P O7:  
  { d .p'pGL  
    Left l;  c-5Ysg  
public : ;= a_B1"9u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B[CA 5Ry  
44~hw:   
template < typename T > $C u R}g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P].eAAXnP  
      { :> SLQ[1  
      return FuncType::execute(l(t)); `^x9(i/NE  
    } H'Nq#K  
-G-3q6A  
    template < typename T1, typename T2 > tF^g<)S;t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4@h;5   
      { Kk=LXmL2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yk'm?p#~  
    } ywO mQcZ  
} ; QjJfE<h  
FIS "Z(  
l[oe*aYN7  
同样还可以申明一个binary_op Lc|{aN  
P 6.!3%y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TcJ$[  
class binary_op : public Rettype 6J\fF tB@V  
  { >La><.z~  
    Left l; q(Hip<6p  
Right r; O[FZq47  
public : >I^9:Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <: :VCA%  
$Asr`Q1i   
template < typename T > g5Hr7K m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /OG zt  
      { R&*@@F-dx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CW p#^1F  
    } 1'Rmg\(  
Xh}&uZ`A  
    template < typename T1, typename T2 > 9 I{/zKq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \J3/keL  
      { : y1Bt+Fp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;|HL+je;Z  
    } Z7z]2v3}c  
} ; 8I.VJ3Q  
,F9nDF@)  
&I/qG`W  
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 2.nE k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <*wM=aq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oL-2qtv  
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。 RgZOt[!.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Hhl-E:"H`  
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。。。 /8c&Axuv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 - {{[cT I  
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) 4-^[%&>}  
下面是修改过的unary_op 0[Eb .2I  
ykmv'a$-4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v@n_F  
class unary_op E oe}l   
  { u R:rO^  
Left l; ]C!?HQ{bsf  
  z:}nBCmLV  
public : z_&P?+"Df  
S-c ^eLzQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'SV7$,mK@  
 "r$/  
template < typename T > )];aIA$  
  struct result_1 tJ'iX>9I  
  { snC/H G7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FnE6?~xa  
} ; G3a7`CD  
s`;f2B/|  
template < typename T1, typename T2 > +~35G:&:  
  struct result_2 jatr/  
  { 5k$vlC#[H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WU)Ss`s \  
} ; gKi{Y1  
HID([Wk  
template < typename T1, typename T2 > NBOCt)C;H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4Q|5kT*i  
  { zK;XF N#U^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g7n "  
} ?fK1  
BC77<R!E)  
template < typename T > \Y5W!.(%w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q-_' W,  
  { Z a(|(M H  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3CZS)  
} 6gU{(H   
"#4dW7E  
} ; @ D[`Oj)  
N`$!p9r  
3WUH~l{UJ  
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 27#5y_ `  
好啦,现在才真正完美了。 2*1ft>Uty  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7x k|+!  
/+[63=fl  
template < typename Right > 1@qgF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ."6[:MF  
  { lr3mE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d%ME@6K)  
} Hj6'pJ4  
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。 D/ Dt   
Vw~\H Gs/~  
@PSLs *  
w/m:{cHk  
l,`!rF_  
十. bind 5kMWW*Xtf  
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。 .F2 :!h$  
先来分析一下一段例子 /,tAoa~FA  
(S /F)?  
'jfRt-_-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j-b*C2l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &c%Y<1e`%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |yY`s6Uq  
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。 NNkP\oh\  
我们来写个简单的。 uY#TEjGh]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;_+uSalt  
对于函数对象类的版本: m_7 nz!h  
dh -,E  
template < typename Func > d) ahF[82  
struct functor_trait m%r/O&g  
  { #wR;|pN  
typedef typename Func::result_type result_type; E>uVofhml  
} ; 'Jj=RAV`  
对于无参数函数的版本: Q[u6|jRt  
>n*\bXf  
template < typename Ret > J/x2qQ$9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N4!<Xj  
  { [f{VIE*?%  
typedef Ret result_type; 4. qtp`  
} ; MaY682}|y  
对于单参数函数的版本: v"O5u%P  
e2)autBe  
template < typename Ret, typename V1 > I4c!m_sr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <L0#O(L  
  { r4XH =  
typedef Ret result_type; G| m4m.  
} ; H9 tXSh  
对于双参数函数的版本: A\sI<WrH  
7 hw .B'7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zsQoU&D 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l*=aMjd?  
  { EqB)sK/3  
typedef Ret result_type; N{Qxq>6 G  
} ; ,xsH|xW  
等等。。。 nE W31 8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sRhKlUJG  
*_-'/i  
template < typename Func > j`>^1Q  
struct func_return Y%aWK~O  
  { rZ03x\2  
template < typename T > -ysn&d\rV  
  struct result_1 [2c{k  
  { 1DJekiWf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (p)!Mq "^  
} ; sM2MLh'D  
b/("Y.r=  
template < typename T1, typename T2 > 6W2hr2Zy9  
  struct result_2 =H`Q~ Xx  
  { ml!5:r>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j?i#L}.I  
} ; S?0$?w?  
} ; l.=p8-/$'7  
g=8un`]7  
!q"cpL'4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 42C<1@>zO  
\Y|*Nee}XP  
template < typename Func, typename aPicker > P:xT0gtt  
class binder_1 hpbf&S4  
  { \?fIt?  
Func fn; } p:%[  
aPicker pk; {8RFK4! V@  
public : B4H!5b  
g_.^O$}  
template < typename T > m_NCx]#e   
  struct result_1 EG<s_d?  
  { 8At<Wic  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ['qnn|  
} ; PL=^}{r  
iw?I  
template < typename T1, typename T2 > X[$++p .  
  struct result_2 R{hf9R,  
  { I/J7rkf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sy5 Fn~\R  
} ; ?}P5p^6  
^"8wUsP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H*I4xT@  
2[yBD-":  
template < typename T > }FqA ppr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P5 <vf  
  { fz_nsVD  
  return fn(pk(t));  ZI>km?w  
} Q;/a F`  
template < typename T1, typename T2 > LV{Q,DrP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  >]D4Q<TY  
  { @* ust>7  
  return fn(pk(t1, t2)); B 9dt=j3j2  
} 1 jb/o5n;  
} ; F\JUx L@8  
K95;rd  
%3Z/+uT@v]  
一目了然不是么? kSncZ0K{  
最后实现bind j Ch=@<9  
Q4]4@96Aj  
kLSrj\6I[  
template < typename Func, typename aPicker > ?)4?V\$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ZRYRA  
  { (=x"Y{%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S::=85[>z  
} \E1U@6a  
g{k1&|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]3{0J  
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。 :3h{ A`u  
uRV<?y%  
十一. phoenix +~zXDBS9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =3xE:  
QP@<)`1t9  
for_each(v.begin(), v.end(), m` AK~O2  
( D=f7NVc>Q  
do_ : esg(  
[ z,SYw &S  
  cout << _1 <<   " , " Aj>[z8!,  
] }GwVKAjP  
.while_( -- _1), Ka!I`Yf  
cout << var( " \n " ) I<oL}f  
) >H][.@LyR  
); QbFHfA2Ij  
q<vf,D@{ !  
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: I&yVx8aH}  
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 Wzq>JNn y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c~}l8M %  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vsB*rP=  
;i uQ?MR3  
. RVVWqW  
template < typename Cond, typename Actor > n 1b(\PA  
class do_while Z3KO90O!8  
  { ='?:z2lJ  
Cond cd; q6#<[ 4?  
Actor act; R6;Phdh<>  
public : b,H[I!. %  
template < typename T > ;zTuKex~  
  struct result_1 Ol /\t  
  { 6aO2:|:yP  
  typedef int result_type; +\ _{x/u1  
} ; eP1nUy=T  
5/><$06rq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^?"\?M1  
b p<^R  
template < typename T > l(W[_ D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Aes#{R3v  
  { ,Dmc2D  
  do ]:]H:U]p  
    { +]xFoH  
  act(t); %hS|68pN6  
  } e'*HS7g  
  while (cd(t)); Y qdWctUY  
  return   0 ; jjs&`Fy,  
} G`h+l<  
} ; 'vV$]/wBF  
x+5p1sv6  
o?Nu:&yE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZM#=`k9  
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。 klOp ^w  
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。 0*%&>  
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。 ]DG?R68DQ  
下面就是产生这个functor的类: Fqq6^um  
)+y G+  
D>L2o88  
template < typename Actor > NUJ~YWO;  
class do_while_actor hn)a@  
  { ITJ q  
Actor act; \YJy#2K  
public : o5o^TW{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <lxD}DH=  
sd re#@n}  
template < typename Cond > z2c5m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; imL_lw^?  
} ; 7^TV~E#  
faXx4A2"  
Tpp&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G\gMC <3  
最后,是那个do_ /?-7Fg+,  
6R UrF  
34|a\b}  
class do_while_invoker Gi6T["  
  { XkmQBV"  
public : HjNxqaljt  
template < typename Actor > H4-qB Z'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yd cK&{  
  { er.L7  
  return do_while_actor < Actor > (act); al9.}  
} x<i}_@Sn_+  
} do_; {U!St@  
Z{NC9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U!5)5c}G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 neF]=uCWnT  
最后来说说怎么处理break和continue bF}V4"d,B3  
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。 `<"m%>  
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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