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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xi$( U8J_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n@5Sp2p  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 9U[Gh97Sf  
ldp x,  
ql"&E{u?  
gc(Gc vdB\  
  class filler AGaM &x=  
  { ^b|Z<oF  
public : ,=sbK?&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mGx!{v~i&  
} ; \7b-w81M-  
DUH\/<^g  
{UqSq  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wM.z/r\p  
aAM!;3j]B`  
F6>K FU8  
:5)Dn87  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vHR-mQUs  
VB>KT(n-b  
l e+6;'Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S&/</%  
3 #GZ6:rVJ  
aD)$aK  
!ieMhJ5r  
二. 战前分析 m$N` Xj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 wq yw#)S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @ig'CF%(  
\s_lB~"P!3  
rJLn=|uR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3V=(P.ATm  
  /* --------------------------------------------- */ J|*Z*m  
vector < int *> vp( 10 ); -s~6FrKy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y?=W  
/* --------------------------------------------- */ % mP%W<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '{]1!yMh  
/* --------------------------------------------- */ rP4v_?Zg+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vW6 a=j8  
  /* --------------------------------------------- */ =^liong0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lMkDLobos  
/* --------------------------------------------- */ .CJQ]ECl7p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s|er+-'  
qHwHP 1  
R7)\w P*l5  
5zk<s`h  
看了之后,我们可以思考一些问题: !`kX</ha.  
1._1, _2是什么? 7# >;iGuz  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %v}SJEXF p  
2._1 = 1是在做什么? ggluQGA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2_S%vA<L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `Fn"%P!  
'iQ  
&d,chb (  
三. 动工 ~nit~ ;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `As| MYv  
3[q&%Z.  
0cYd6u@  
3=[#(p:  
template < typename T > W&M=%  
class assignment 3k YVk  
  { N$'/J-^  
T value; 2!-?  
public : oJ\)-qSf  
assignment( const T & v) : value(v) {} (CUrFZT$  
template < typename T2 > > L5fc".  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z+@ CzHCN  
} ; yH`4 sd  
* SAYli+@  
bx!uHL=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9NUft8QB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \R"}=7  
Lj]I7ICNh  
.&z/p3 1  
T6/d[SH>  
  class holder T >pz/7gb  
  { (I<]@7>  
public : 3k%fY  
template < typename T > woSO4e/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v %?y5w  
  { z@70{*  
  return assignment < T > (t); 4}i2j  
} 3K{XT),  
} ; A%Ov.~&\G  
O &/9wi>!q  
r'TxYM-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: yQP!Vt^  
U,G!u=+  
  static holder _1; 7!-3jU@m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kzky{0yKk=  
%:jVx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 X];zY  
而不用手动写一个函数对象。 2/*F}w/  
|6qxRWT"  
I JPpF`  
o0yyP,?yh  
四. 问题分析 sObH#/l`  
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。 7z.(pg=  
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。 O~p@87aq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z.Otci>J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {c 82bFiv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,]:vk|a#;  
"7w~0?}  
五. 问题1:一致性 .,-,@ZK  
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?| .2K4<UOAbm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^[UWG^d  
$q"/q*ys  
struct holder B #[UR Z9S  
  { ,^Cl?\9"  
  // 0n FEPMO  
  template < typename T > V XE85  
T &   operator ()( const T & r) const !b !C+ \v  
  { xgdS]Sz  
  return (T & )r; 1q?b?.  
} PpxLMe]  
} ; qVHXZdGL  
-K"" 4SC2  
这样的话assignment也必须相应改动: }Q }&3m~g  
0XkLWl|k  
template < typename Left, typename Right > *\-R&8  
class assignment asT/hsSNS  
  { J 8!D."'Q0  
Left l; zRO-oOJ  
Right r; \(4"kY_=  
public : `.MY" g9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]"ZL<?3g  
template < typename T2 > .o27uB.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SxX2+|0g`g  
} ; S.: m$s  
n]G_# ;  
同时,holder的operator=也需要改动: eT(/D/jan  
r Jo8|  
template < typename T > 6%j v|\>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JYAtQTOR  
  { `6R.*hq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  #  
} 1 #zIAN>  
N WSm  
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。 \d"uR@$3mG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T[ ~8u9/  
t; 3n  
return l(rhs) = r; G}2DZ=&>'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \n&l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iY|zv|;]=  
{r.KY  
template < typename Tp > '8k{\>  
class constant_t '7Ad:em  
  { A^m]DSFOO  
  const Tp t; ?g ~w6|U(r  
public : v$WH#;(\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "M-zBBY]  
template < typename T > Hm>7|!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mJ'Q9x"  
  { 4 6yq F  
  return t; QbN7sg~~  
} _v[yY3=3  
} ; K)D5%?D  
t PJW|wo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H3}eFl=i2  
下面就可以修改holder的operator=了 hJ)\Vo  
7EfLd+  
template < typename T > =6sA49~M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +i\ +bR  
  { A`#/:O4|f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7Gos-_s  
} >V01%fLd  
I^u$H&  
同时也要修改assignment的operator() !,SGKLs.m  
Q; V*M  
template < typename T2 > p{V_}:|=Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L~Hl?bK  
现在代码看起来就很一致了。 `wMHjcUP  
LH:M`\(DL1  
六. 问题2:链式操作 /Ezx'h3Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i[+cNJ|$B0  
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。 A89n^@  
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。 #NvL@bH  
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。 ORc20NFy7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1#Ls4+]5  
nEG+TRZ)\  
template < typename T > 0\y{/P?I$  
struct result_1 fQ[& ^S$  
  { [|vE*&:uO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @) \{u$  
} ; 1xBg^  
Q.b<YRZ  
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: x;w^&<hQ\  
O(_a6s+m  
template < typename T > n[E#K`gg'  
struct   ref f%g^6[  
  { FX yyY-(O  
typedef T & reference; 2 &(w\#'  
} ; sC< B  
template < typename T > }C'H@:/  
struct   ref < T &> nt5x[xa  
  { 5n1aRA1  
typedef T & reference; Qf'%".*=~8  
} ; <=yqV]JR  
lMQ_S"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q!qOy/}D  
Ir,3' G  
template < typename T > l>kREfHq!{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v/s6!3pnl  
  { i3SrsVSG  
  return l(t) = r(t); f Yt y7  
} D)_67w|u|  
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。 `\pv^#5HV9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9>OPaL n  
<'N(`.&3C  
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 4 g%BCGsys  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kp$w)%2JW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (b*PDhl`+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,$,c<M  
最后的布局是: KJs/4oR;  
                Add `w;8xD(  
              /   \ fPA5]a9  
            Divide   5 2VZdtz  
            /   \ JO&~mio  
          _1     3 }~akVh`3  
似乎一切都解决了?不。 -".q=$f  
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。 |Y9mre.Y;  
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。 Qm >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: 1FPt%{s3  
C||9u}Q<  
template < typename Right > z2 m(<zb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l_MF9.z&  
Right & rt) const </jzM?i  
  { zZhA]J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nr(t5TP^  
} YWK|AT-4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2X)n.%4g$;  
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。 ;/79tlwq  
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。 er%D`VHe  
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。 )o;oOPT!  
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。 `zw^ WbCO{  
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? Ocp`6Fj  
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: 6!;eJYj,  
*URBx"5XZ  
template < class Action > `p'(:W3a  
class picker : public Action RP9jZRDbZ  
  { 5Xr<~xr  
public : [d3i _^\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nl\l7/}6  
  // all the operator overloaded je[1>\3W  
} ; h8)m2KrZ!.  
GI ;  
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。 xis],.N  
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: })#SjFq<V  
iL6Yk @  
template < typename Right > ,P.yl~'Al  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $-Yq?:  
  { q-lejVS(g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6`JY:~V"  
} Ob~7r*q  
-yJ%G1R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8=T[Y`;x  
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。 #sRkKl|  
|RS(QU<QE  
template < typename T >   struct picker_maker \Aa{]t  
  { f7y3BWOi]  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  L#>^R   
} ; {pR4+g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'Y;M%  
  { kM;fxR:-  
typedef picker < T > result; Al0ls  
} ; V0 O6\)/.  
mV'XH  
下面总的结构就有了: q[ -YXO  
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。 Jjr&+Q^3Tu  
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。 ,'%wadOo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m,X8Cy|vQ  
至此链式操作完美实现。 ^fq^s T.$  
4Y/kf%]]A  
[/+}E X  
七. 问题3 = 9K5f# ;e  
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。 ` v"p""_H  
5IJm_oy  
template < typename T1, typename T2 > 4b/>ZHFOF;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m.g2>r`NU  
  { [(kC/W)!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QrSF1y'd  
} , |lDR@  
L8WYxJ 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: S!@h\3d8{  
g7-*WN<  
template < typename T1, typename T2 > W)z@>4`Bb  
struct result_2 9[@K4&  
  { [~v1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eJ"je@vvrK  
} ; f[s|<U^  
gbvMS*KQz  
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? rFLm!J]  
这个差事就留给了holder自己。 wnr<# =,I'  
    DN0`vl{*  
)xxpO$  
template < int Order > B(t`$mC  
class holder; AC}[Q p!  
template <> vP. ^j7wB  
class holder < 1 > \&jmSa=]l  
  { pj9*$.{  
public : ] i:WP2  
template < typename T > DPg\y".4Y&  
  struct result_1 WV?3DzeR  
  { 0vjlSHS;`.  
  typedef T & result; }c?W|#y`.o  
} ; *2^+QKDG  
template < typename T1, typename T2 > S"Z.M _  
  struct result_2 5oTj^W8M(  
  { ;_dOYG1  
  typedef T1 & result; h( V:-D  
} ; <oKoz0!  
template < typename T > UfxY D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !+H)N  
  { >X58 zlxk  
  return (T & )r; sgfci{~  
} ( C~ u.  
template < typename T1, typename T2 > kes GwMr"e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {4^NZTjd@  
  { G 5!J9@Yi  
  return (T1 & )r1; j#rj_uP  
} m3']/}xHO  
} ; x;@wtd*QB  
!l|fzS8g  
template <> *u ^mf~  
class holder < 2 > y3Qb2l  
  { ggL^*MV  
public : GC3WB4iY@U  
template < typename T >  SCq:jI  
  struct result_1 }v4T&/vt-  
  { I3^}$#>  
  typedef T & result; VOkSR6  
} ; Gv\:Agi  
template < typename T1, typename T2 > ;^f ;<  
  struct result_2 T)lkT?  
  { 4Je[!X@C  
  typedef T2 & result; AV]7l}-  
} ; ; nc3O{rU  
template < typename T > nAT,y9&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q^} Ib[  
  { |6o!]~&e$1  
  return (T & )r; pybE0]   
} #<o=W#[  
template < typename T1, typename T2 > X4dxH_@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^hRx{A  
  { 8k_cC$*Ng  
  return (T2 & )r2; p6AF16*f0  
} i}=n6  
} ; von<I  
zXZXp~7)  
~kp,;!^vr  
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> >。 YwU[kr-i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *o}7&Hw#9f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r~YxtBZH+  
8Xx4W^*_  
return l(i, j) = r(i, j); EN/r{Cm$B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mhW*rH*m  
}Hy4^2B  
  return ( int & )i; #t<  
  return ( int & )j; r0/aw  
最后执行i = j; )F'r-I%Hi  
可见,参数被正确的选择了。 77H"=  
n%K^G4k^  
rGm xK|R  
z]HaE|j}S  
]Ei*I}  
八. 中期总结 K:q|M?_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y|nC_7&Bv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +[2ep"5H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3,^.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ESmWK;7b  
KXT9Wt=  
-LU%z'  
bc]SY =  
fJD+GvV$x  
C+%6N@  
九. 简化 !6FO[^h||H  
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。 0q o]nw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;iO5 8S3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k*K.ZS688  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uJSzz:\  
  +-*/&|^等 e]*@|e4b  
2. 返回引用。 U W' @3#<?  
  =,各种复合赋值等 %\] x}IC  
3. 返回固定类型。 trz &]v=:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jK\AVjn  
4. 原样返回。 XsGc!  o  
  operator, C;I:?4  
5. 返回解引用的类型。 ^t Y _ q  
  operator*(单目) 3YD.Fjz$  
6. 返回地址。 xQDWnpFc  
  operator&(单目) #<DS-^W!  
7. 下表访问返回类型。 W|(U} PrC  
  operator[] jidRh}>a=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ![&9\aH  
  operator<<和operator>> ^l{q{O7U$  
F% z$^ m-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~cul;bb#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4SJb\R)XK  
V`m9+<.1b  
template < typename Left > }v6@yU  
struct value_return Zg$RiQ^-{J  
  { \p#_D|s/Ep  
template < typename T > ~oz??SX  
  struct result_1 3c+ps;nh  
  { Ya;y@44  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IG90mpLX  
} ; 9`td_qh  
~EM(*k._  
template < typename T1, typename T2 > rUg|5EN^)d  
  struct result_2 tE<'*o'  
  { 'fPDODE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u]Z;Q_=  
} ; 0M!GoqaA  
} ; m,)o&ix1  
NH<~B C]I  
W>(w&k]%B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t"?)x&dS  
$]gflAe2  
下面我们来剥离functor中的operator() Gq-~z mg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (,D:6(R7t  
Xi0fX$-,  
return l(t) op r(t) sAS[wcOQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o>HU4O}  
return op l(t) \V T.bUs  
return op l(t1, t2) hA1p#  
return l(t) op L&0aS:  
return l(t1, t2) op Mc{-2  
return l(t)[r(t)] _&N}.y)+t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nd }Z[)  
`L%<3/hF  
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: _R}yZ=di  
单目: return f(l(t), r(t)); Lk.tEuj=82  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QzxEkTc;  
双目: return f(l(t)); ?2,{+d |  
return f(l(t1, t2)); p8j*m~4B  
下面就是f的实现,以operator/为例 nP_)PDTFp  
KNjU!Z/4  
struct meta_divide A<+1:@0  
  { !oYNJE Y7  
template < typename T1, typename T2 >  9XhcA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gxmY^" Jy  
  { Xi;<O&+  
  return t1 / t2; Aw&0R"{  
} LfN,aW  
} ; VniU:A  
kK:U+`+  
这个工作可以让宏来做: e~geBlLar  
j/;wxKW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zUq(bD  
template < typename T1, typename T2 > \ Qna*K7kv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fr`Q 5!0  
以后可以直接用 gv){&=9/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _'l"Dk  
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 O l;DJV  
(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。。。) (4|R}jv  
VaA.J  
3vdFO: j  
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 4v` G/w  
CSY-{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R6TT1Ka3c  
class unary_op : public Rettype 7^syu;DT9Y  
  { V''fmWo7  
    Left l; |g'ceG-  
public : 3H|drj:KV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,(&Fb~r]  
M 5$JBnN  
template < typename T > I&`aGnr^^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^^F 8M0k3  
      { 0rvBjlFT  
      return FuncType::execute(l(t)); F` &W5[  
    } GK;IY=8W  
7A h   
    template < typename T1, typename T2 > LTB rg[X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bg}l$?S  
      { BkP4.XRI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;*0nPhBw0>  
    } ~n! & ~  
} ; 11c\C Iu  
>!Xj%RW  
_-rC]iQJ55  
同样还可以申明一个binary_op DF UTQ:N  
;y-:)7J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j{D tjV8  
class binary_op : public Rettype m&s>Sn+  
  { AD+OQLG]`  
    Left l; &TL"Hd  
Right r; J *38GX+  
public : \(--$9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @v3)N[|d  
z$L e,+  
template < typename T > vK`HgRQ(C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '$rCV,3q  
      { {+GR/l\!#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E M`'=<)V  
    } >TiE Y MW  
}9glr]=  
    template < typename T1, typename T2 > jGT|Xo>t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hA;Ai:8  
      { c,O;B_}M]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +TX4,"  
    } pjl>ZoOM  
} ; H_Xk;fM  
uUV"86B_  
, &n"#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XE&h&v=>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Ofls9]U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <sw=:HU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A3*(c3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NC Y2^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5W$Jxuyqj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /Kq'3[d8  
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) 'Ebjn>"  
下面是修改过的unary_op &=kb>*  
}"SqB{5e(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wX_~H*m?  
class unary_op Ftd,dqd  
  { 9|[uie  
Left l; bub6{MQW8e  
  zG8g}FrzG;  
public : NqGSoOjIO2  
8!HB$vdw7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >< >%;HZ  
DycXJ3eQ  
template < typename T > AJE$Z0{q  
  struct result_1 w^("Pg`  
  { U=7nz|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dsj}GgG?Z  
} ; qS"#jxc==+  
aEh9 za  
template < typename T1, typename T2 > ||.Hv[ ]V*  
  struct result_2 Iqn (NOq^[  
  { */_'pt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^\kH^   
} ; SH#*Lc   
-(>Ch>O  
template < typename T1, typename T2 > ,,+4d :8$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8ICV"8(  
  { tbiM>qxB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mQR9Pn}H  
} }S3  oX$  
F#M(#!)Y"  
template < typename T > n\V7^N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /nuz_y\J  
  { ,hT.Ok={36  
  return OpClass::execute(lt(t)); k`A39ln7wu  
} -%gEND-AP  
eO(U):C2  
} ; hqlQ-aytS  
A0U9,M  
2ZEGE+0  
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 ^Il*`&+?P  
好啦,现在才真正完美了。 `C C=?E  
现在在picker里面就可以这么添加了: &6 <a<S  
h_+  
template < typename Right > PB7-`uz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3-,W? "aC  
  { s@5~Hy eI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iP;" -Mj  
} NdSuOkwwt  
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。 Ej 5_d  
bk;uKV+<  
RPte[tq  
-`eB4j'7  
y+w,j]  
十. bind {j;` wN  
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。 |2@*?o"ll  
先来分析一下一段例子 ; :q  
m4m|?  
4OQ,|Wm4G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u%+k\/Scp.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hjM?D`5x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r 1jt~0&K  
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。 A_9J ~3  
我们来写个简单的。 ^3S&LC 1;|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V$w lOMp  
对于函数对象类的版本: =-X-${/  
<F(2D<d{;)  
template < typename Func > f,Dic%$q  
struct functor_trait ,7c Rd}1Y  
  { .RJMtmp  
typedef typename Func::result_type result_type; rF"p7  
} ; uOJqj{k_."  
对于无参数函数的版本: Iv*\8?07)  
FVBAB>   
template < typename Ret > XD|g G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~6@`;s`[Y  
  {  k4dC  
typedef Ret result_type; B(94;,(  
} ;  Owi/e  
对于单参数函数的版本: uf9&o#  
(.V),NKG  
template < typename Ret, typename V1 > dXQC}JA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F.5fasdX'  
  { h]k $K  
typedef Ret result_type; h_S>Q  
} ; L YF|  
对于双参数函数的版本: P/|1,S k  
dzPewOre*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z'& fEsjy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5TB6QLPEwY  
  { 0kOwA%m  
typedef Ret result_type; ow{.iv\,u  
} ; -X~|jF  
等等。。。 u;-fG9xs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xlu4  
n+hL/aQ+  
template < typename Func > \|HNFxT`  
struct func_return z]+L=+,,  
  { S7Ty}?E@  
template < typename T > Ec3tfcNhR  
  struct result_1 ""a$[[ %WC  
  { 9Pe$}N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H(K PU1lDw  
} ; [K\b"^=<  
2wIJ;rh  
template < typename T1, typename T2 > !e~[U-  
  struct result_2 dp'[I:X  
  { ceJi|`F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?X6}+  
} ; -Z$u[L [c  
} ; aE 9Y |6  
=!^ gQ0~4  
QO(F%&v++  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H4AT>}ri  
tLa%8@;'$  
template < typename Func, typename aPicker > |oXd4  
class binder_1 ZDbe]9#Xh  
  { Q]/%Y[%|  
Func fn; n*=#jL  
aPicker pk; p\ ;|Z+0=  
public : 60u_,@rV  
2*V[kmD/3  
template < typename T > ~r5S{&  
  struct result_1 U>f'j;5  
  { ($[+dR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @:9Gs!!  
} ; Gb\PubJ  
diY7<u#  
template < typename T1, typename T2 > ~;#}aQYo  
  struct result_2 mA+:)?e5~  
  { ()l3X.t,$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~BmA!BZV`  
} ; ji1vLu4|t  
0zB[seyE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *??lwvJp  
C\GP}:[T3  
template < typename T > 3wq<@dRv4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (;},~( 2B  
  { IUFc_uL@\  
  return fn(pk(t)); @nY]S\if  
} }ARA K^%  
template < typename T1, typename T2 > K8_v5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HT.*r6Y>g  
  { yQ N{)rv  
  return fn(pk(t1, t2)); ^D$|$=|DH  
} +wmG5!%$|  
} ; P8,Ps+  
4>>=TJ!M  
2.Qz"YDh =  
一目了然不是么? ?zf3Fn2y  
最后实现bind zR^Gy"  
gYc]z5`  
8'8`xu$  
template < typename Func, typename aPicker > bHe' U>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nm,LKS7  
  { F^NK"<tW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S-7&$n  
} _NsEeKU  
K8sRan[4}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~I@ls Ch  
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。 W-n4w Ij"  
fx{8ERo  
十一. phoenix k~"E h]38  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $ItjVc@U  
73D< wMgZF  
for_each(v.begin(), v.end(), 6`e7|ilh6  
( *7jz(iX  
do_ 0B]q /G(  
[ +y?Ilkk;j  
  cout << _1 <<   " , " W8^m-B&  
] zl|z4j'Irc  
.while_( -- _1), yijP  
cout << var( " \n " ) ro{!X,_$,  
) +1!iwmch>  
); Kf[d@ L  
rR> X<  
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}#X'~Ob  
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 l[38cF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,|({[ 9jA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kO}&Oi,?  
xV)[C )6  
bx8](cT_  
template < typename Cond, typename Actor > [8i)/5D4  
class do_while >CqzC8JF  
  { <h7cQ  
Cond cd; ,RV qYh(-|  
Actor act; =1l6( pJ  
public : rG-T Dm  
template < typename T > .:r~?$(  
  struct result_1 ?dgyi4J?=`  
  { Q!e560@  
  typedef int result_type;  6st  
} ; :CyHo6o9  
J,2V&WuV0r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D0r viO  
147QB+cE  
template < typename T > r!mRUw'u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?l0Qi  
  { YA4D?'  
  do * j%x  
    { mH'~pR>t  
  act(t);  8b2 =n  
  } }X&rJV  
  while (cd(t)); t<!;shH,s  
  return   0 ; j~Aq-8R=  
} kOYUxr.b  
} ; 4+RR`I8$Ge  
@%]A,\  
4I$Y(E}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AI-*5[w#A  
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。 2*|T)OA`m,  
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。 |1U_5w  
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。 *2G6Q g F  
下面就是产生这个functor的类: %=^/^[D  
J7`mEL>?  
+xFn~b/  
template < typename Actor > *; o%*:  
class do_while_actor 6p9fq3~7Y  
  { HEF e?  
Actor act; g'(bk@<BP  
public : Jj"{C]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {>f"&I<xw  
1@F-t94I  
template < typename Cond > ju"z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uzy5rA==  
} ; 9P?0D  
pM?;QG;jA  
JE?rp1.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zse&{  
最后,是那个do_ $9)os7H7  
jf~](TK  
k?+ 7%A]  
class do_while_invoker l|P"^;*zq  
  { Yj/afn(Jt  
public : 'NEl`v*<P  
template < typename Actor > wVBK Vb9N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i(}Pr A  
  { pHV^K v#  
  return do_while_actor < Actor > (act); r;#"j%z  
} !6!)H8rX  
} do_; 6Y9N= \`  
Kxr@!m"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?b (iWq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PsC")JS  
最后来说说怎么处理break和continue p}1i[//S  
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。 p['RV  
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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