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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U@:l~ xJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wj, {lJ,  
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, ?"@SxM~\  
{ea*dX872:  
Zt 1nH  
H7f  Xg  
  class filler wV,=hMTd&\  
  { qJw\<7m  
public : 1;vwreJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }xY|z"&  
} ; rw75(Lp{  
|C>\k u*  
-o57"r^x  
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: wkT4R\H>  
{'#7b# DB>  
m~F ~9&  
0\+$j5;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ac8su0  
)4H0Bz2G  
,? Q1JZPy@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7r pTk&`  
sR| /s3;  
biVsbxYurq  
Gi&/`vm  
二. 战前分析 (V"7H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T;i+az{N:V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 w<Iq:3  
o@YEd d  
r$%,k*X^ k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mOFp!(  
  /* --------------------------------------------- */ 2t7=GA+j  
vector < int *> vp( 10 ); [ * !0DW`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <<H'Z  
/* --------------------------------------------- */ H-8_&E?6m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Htep3Ol3  
/* --------------------------------------------- */ 1h`#H:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fmFs  
  /* --------------------------------------------- */ .L ^F4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z*'_/Grv?  
/* --------------------------------------------- */ z0T6a15f!P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qnO/4\qq  
5'EoB^`8N~  
yaAg!mW  
{3 >`k.w  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,fj~BkW{  
1._1, _2是什么? T? ,Q=.  
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。 #vTF:r  
2._1 = 1是在做什么? 6>h"Lsww  
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。 XOEf,"  
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。 kZ!&3G9>-  
Ex{;&UWm  
d/E0opv  
三. 动工 )7WLbj!M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s2K8|q=  
7s;*vd>  
$-gRD|oY  
VC^QCuSq  
template < typename T > RMAbu*D0  
class assignment )(yKm/5 0  
  { z@2nre  
T value; <p[RhP  
public : M*F`s& vM  
assignment( const T & v) : value(v) {} r6 kQMFA  
template < typename T2 > N Q }5'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +sXnC\  
} ; 07Oagq(  
]jV1/vJ-!  
) 3I|6iS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YV6w}b:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kb'l@d#E  
D \boF+^  
 3;Tsjv}  
UDb  
  class holder V}Pv}j:;  
  { wT:mfS09N  
public : ]kH8T'  
template < typename T > (- {.T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :Z]\2(x  
  { 9A}nZ1Y  
  return assignment < T > (t); 83Fmu/(  
} d^`n/"Ice  
} ; ;5}"2hU>  
r4 ;nkx  
Chtls;Ph[  
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: ET|4a(x  
NaeG)u#+  
  static holder _1; S?Uvt?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JwUz4  
#F+b^WTR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $"Nqto~  
而不用手动写一个函数对象。 fJn4'Q*U  
KPa&P:R3  
$HV`bJ5!L*  
U?ZxQj66}  
四. 问题分析 `e5f69"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^2mCF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hle@= e/n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %UCuI9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Fw6x (j"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1VG7[#Zy  
do@BJWo  
五. 问题1:一致性 @FuX^Q.[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _?9|,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +4K'KpFzZ  
T2k# "zD  
struct holder w5mSoK b  
  { ( z.\,M  
  // R<ZyP~  
  template < typename T > HuajdC~  
T &   operator ()( const T & r) const 1!2,K ot  
  { mQ:5(]v  
  return (T & )r; T?8N$J  
} pg4jPuCM  
} ; 1Gk'f?dw  
QBTjiaYGa'  
这样的话assignment也必须相应改动: Fpntd IU  
X6o iOs  
template < typename Left, typename Right > ['@R]Si"!  
class assignment efm#:>H  
  { 4+a u6ABy  
Left l; /Y*6mQ:  
Right r; U\;mM\2rE  
public : }I#,o!)Vd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Tv~Ys#  
template < typename T2 > NSQf@o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Su[f"2oR  
} ; Y_M3-H=0  
x5!lnN,#  
同时,holder的operator=也需要改动: J ?H| "  
|FZIUS{]  
template < typename T > FQikFy(YY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _,E! <  
  { H,U qU3b3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sTF Ru  
} )Jd{WC.  
#jX%nqMxW  
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。 {b26DKkQS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N`!=z++G  
98t|G5  
return l(rhs) = r; "\x\P)j0>  
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。 2]-xmS>|b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `Z~\&r=  
Tg#%5~IX  
template < typename Tp > 2ee((vO&  
class constant_t ^+Stvj:N  
  { ;NrU|g/ksX  
  const Tp t; n ,CMGe^:  
public : |PW.CV0,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <Z9N}wY,8  
template < typename T > 6R%N jEW:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kG]FB.@bG  
  { <}^l MBa  
  return t; G:?l;+P1  
} V?+Y[Q  
} ; \d"M&-O  
Mj-B;r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5SmgE2}  
下面就可以修改holder的operator=了 1N\-Ku  
UNd+MHE74I  
template < typename T > &io*pmUm6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $eUJd Aetk  
  { **lT ' D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YNWAef4  
} EXTQ:HSES  
99..]  
同时也要修改assignment的operator() FQ6{NMz,h  
gjhWoZV  
template < typename T2 > =[V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z\P&i#  
现在代码看起来就很一致了。 9x[|75}l  
<{b#nPc!,#  
六. 问题2:链式操作 B3iU#   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9W@ Tf  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !JVpR]lWS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 dEM=U;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #u6ZCv7u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +b6kU{  
6?(vXPpT$  
template < typename T > \Dn an5H/  
struct result_1 Mny mV;y"  
  { 8t Ef>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?g #4&z.  
} ; 7Yd]#K{$  
{pW(@4U  
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: q<*UeyE S  
\hT=U*dMR  
template < typename T > ITu5Y"x  
struct   ref  Gu P1  
  { 7e D<(  
typedef T & reference; 9a0ibN6m  
} ; W-ll2b  
template < typename T >  h2]gA_T`  
struct   ref < T &> dJwE/s  
  { mBZg(TY  
typedef T & reference; 9Wi+7_)  
} ; G Za<  
m^Xq<`e"<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @G;\gJT*  
2 .)`8|c9  
template < typename T > "vG~2J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -THU5AB  
  { C [h^bBq  
  return l(t) = r(t); +HOHu*D  
} z?i{2Fz6  
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。 X6g{qzHg_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8o4?mhqV  
S;FgS:;  
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 JHZ`LWq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |ydOi&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C7lBK<gQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %1oG<s  
最后的布局是: $9Yk]~  
                Add 17{$D ,P  
              /   \ 4(FEfde=  
            Divide   5 C%y!)v_x  
            /   \ QL4BD93v  
          _1     3 #b?)fqRJL  
似乎一切都解决了?不。 7 -Yn8Gq  
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。 RY]Vo8  
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。 ;_vo2zl1  
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: 9:tn! <^=I  
#fR~ 7 KR  
template < typename Right > o1(?j}:c|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (jY -MF3  
Right & rt) const HQO z  
  { /Sag_[i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9s}y*Vp  
} BCtm05  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j\S}TaH0e  
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。 };=44E'7  
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。 u4UQMj|q  
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。 )Cm7v@B   
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。 \h}a?T6  
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? 2'6:fr=R  
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: ) HN,Az"  
I T\lkF2  
template < class Action > ADQ#qA,/  
class picker : public Action Q7-d]xJ^  
  { O~WT$  
public : ;=[~2*8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c/q -WEKL  
  // all the operator overloaded m|5yET  
} ; $ }D9)&f;  
yxt `  
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。 ]7ZY|fP2  
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<gvUVHIxR  
_PR> <L_  
template < typename Right > e:&(y){n(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C3p/|{TP  
  { }L1 -2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \-?@ &' :  
} `>mT/Rmb@  
v3vQfcxR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hD5G\TR.  
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。 mSu1/?PS  
rcWr0q  
template < typename T >   struct picker_maker Jm l4EW7  
  { ED+tVXyw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k5%:L2FO  
} ; -:|1>og  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &b#O=LF  
  { `1eGsd,f  
typedef picker < T > result; z` :uvEX0  
} ; U%~L){<V[  
[N-t6Z*  
下面总的结构就有了: e(NpX_8  
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。 )K0BH q7r  
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。 (gn)<JJS}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wwtk6;8@  
至此链式操作完美实现。 mz~aSbb|  
0DFxVH_xN  
C/w!Y)nB=  
七. 问题3 Xt!%W    
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。 $O/@bh1@p  
FB-_a  
template < typename T1, typename T2 > .Y"H{|]Mnh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KF#,Q  
  { 3'H 1T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); smM*HDK  
} C)r!;u)AZH  
w/`I2uYu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: uNV\_'9>Y  
p+;[i%`  
template < typename T1, typename T2 > z&6TdwhV  
struct result_2 :$`"M#vMX  
  { N!fTt,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5+gSpg]i  
} ; ;c-J)Ky  
Q@in?};  
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? lUR7zrwJ]o  
这个差事就留给了holder自己。 q DQ$Zq[  
    R0n# FL^E  
WzC_M>_  
template < int Order > IfH*saN7  
class holder; |G5Me  
template <> ].j;d2xT\  
class holder < 1 > m&H@f:  
  { ZPT6 p J  
public : Kug_0+gI  
template < typename T > U/e$.K3v  
  struct result_1 "1P>,\Sjg  
  { ]0VjVU-  
  typedef T & result; ?~;8Y=O  
} ; XL/?v" /  
template < typename T1, typename T2 > ` R;6]/I?  
  struct result_2 gsqpQq7  
  { Q)7iu  
  typedef T1 & result; SYPG.O?I  
} ; (qDu|S3P  
template < typename T > p#~Dq(Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `@acQs;0  
  { , 8NY<sFh  
  return (T & )r; Q.q'pJ-  
} ccUq!1  
template < typename T1, typename T2 > &gn^i!%Z)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~f[AEE~,s+  
  { 1Qi5t?{  
  return (T1 & )r1; ,<[Q/:}[  
} !18M!8Xea  
} ; kAF[K,G G  
e%(,)WlTaU  
template <> |z!Y,zaX  
class holder < 2 > p?mQ\O8F  
  { ohHKZZ  
public : 3aL8 gE  
template < typename T > zqaz1rt[  
  struct result_1 =kp-[7  
  { gg>O:np8  
  typedef T & result; DA5kox&cU  
} ; Z\{"/( Hi  
template < typename T1, typename T2 > Ut;, Z  
  struct result_2 ".9 b}}  
  { 6]=R#d 7U  
  typedef T2 & result; ,qS-T'[v,(  
} ; Hoaf3 `n  
template < typename T > ):@XMECa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1 rr\l`  
  { f\W1u#;u)  
  return (T & )r; D0(%{S^  
} _E[zYSo`  
template < typename T1, typename T2 > wt;7+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *CHLs^)   
  { 8y-Sd\0g  
  return (T2 & )r2; yw|O,V<4N  
} 3x=f}SO&  
} ; <+1d'VQ2  
3|=9aM^x^  
#S57SD  
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> >。 =Fq"lq %  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "t4$%7L]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k^ CFu  
vJheM*C  
return l(i, j) = r(i, j); |U*wMYC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !2)$lM1@J  
"v @h  
  return ( int & )i; oT5 N_\  
  return ( int & )j; cxBu2( Y  
最后执行i = j; os<B}D[  
可见,参数被正确的选择了。 @z8,XW }  
wHSas[4k  
l-Hp^|3Wq  
1LbJR'}  
T)"B35  
八. 中期总结 n+db#qAj5  
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: T}ZUw;}BL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b~khb!]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IXp(Aeb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qVOlUH  
_raj b1!  
?mdgY1  
a#iJXI  
$ e<&7  
i ez@j  
九. 简化 -^m]Tb<u  
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。 29(s^#e8A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |K(j}^1k  
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: sb"etc`w%-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y^vB_[6l  
  +-*/&|^等 -nbo[K  
2. 返回引用。 86c@Kk7z  
  =,各种复合赋值等 8+ P)V4}  
3. 返回固定类型。 >z'kCv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a?4'',~  
4. 原样返回。 Nwu,:}T  
  operator, }g1V6 `8&  
5. 返回解引用的类型。 %#!`>S)O  
  operator*(单目) 6Z:<?_p%7g  
6. 返回地址。 y\]~S2}G  
  operator&(单目) (Ev/R%Z  
7. 下表访问返回类型。 wAC*D=Qj  
  operator[] $Hr qX?&r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o`hVI*D  
  operator<<和operator>> iElE-g@Ws  
#7!P3j  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ? Xb8B5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j]uL 9\>  
r+T@WvS%W  
template < typename Left > T %   
struct value_return ys+ AY^/  
  { GCn^+`.h1t  
template < typename T > Z5lE*z  
  struct result_1 =Ri'Pr x&  
  { pIKQx5;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p<5ED\;N;  
} ; XG]ltSOy  
M=Y}w?  
template < typename T1, typename T2 > DH(Q md  
  struct result_2 0/7y&-/(  
  { OR4ZjogzY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XH_XGzBQS  
} ; 5$kv,%ah  
} ; 1&S34wJF  
Jx# r  
`Zn2Vx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9[<,49  
6#egy|("nF  
下面我们来剥离functor中的operator() 5^"T `,${  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ba=P  
`m N*"1p-  
return l(t) op r(t) =|lw~CW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?]i.Zi\[f  
return op l(t) so~vnSQ!x  
return op l(t1, t2) 4CR.=  
return l(t) op W2CCLq1(  
return l(t1, t2) op mez )G|  
return l(t)[r(t)] bVE t?E*+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !+qy~h  
K)m\xzT/  
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: *82f {t]  
单目: return f(l(t), r(t)); Ku6bY|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p~ `f.q$'  
双目: return f(l(t)); cVrses^yE  
return f(l(t1, t2)); m'|{AjH z6  
下面就是f的实现,以operator/为例 w Phs1rL  
?nWK s  
struct meta_divide xHs8']*\  
  { Z)RoFD1]C  
template < typename T1, typename T2 >  4wLp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !!NVx\a  
  { O gQE1{C  
  return t1 / t2; {VWX?Mm  
} #b[B$  
} ; EZ+_*_9  
GEr]zMYG[A  
这个工作可以让宏来做: {-28%  
P'^#I[G'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &"^,Ubfcn"  
template < typename T1, typename T2 > \ !{@!:m3w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^4Ta0kDn  
以后可以直接用 D8u_Z<6IjI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V~rF`1+5N  
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 01md@4NQ  
(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。。。) ?n$;l-m[  
Vz$X0C=W;H  
[cSoo+Mlx  
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 Vx1xULdY  
}"?v=9.G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F-MN%WD~  
class unary_op : public Rettype aE0yO#=   
  { Iu`B7UOF  
    Left l; [C@0&[[  
public : oM`[&m.,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J%ym1A9  
uj@rv&  
template < typename T > ,z6&k   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ({/@=e x*  
      { %M+ID['K9/  
      return FuncType::execute(l(t)); YG<7Zv  
    } }nrl2yp:%  
wgm?lfX<  
    template < typename T1, typename T2 > mT8")J|2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Gyv%> .  
      { $7q'Be@{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K 2J DG.<  
    } -3 }  
} ; @/6cEiC+r\  
Go>_4)jy  
k(>hboR5n  
同样还可以申明一个binary_op !b<c*J?f  
!o.l:Mr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *M*:3 v 0  
class binary_op : public Rettype (/J$2V5-  
  { 86J7%;^Xa  
    Left l; 5;=,BWU  
Right r; I2JE@?  
public : ?(Dk{-:T'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RC5b'+E&#  
tWkD@w`Lnn  
template < typename T > $E;`Y|r%WK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qV57P6<  
      { x%kS:!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SWujj,-[  
    } q.L0rY!  
#S+GI!  
    template < typename T1, typename T2 > cE S3<`[K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " $5J7  
      { 0m?v@K' l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vw7NLTE}`  
    } nKn,i$sO/.  
} ; '+tU8Pb  
{5}UP@h  
n,eO6X 4  
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 0*?~I;.2m$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sMh3IL9(*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v@bs4E46e  
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。 Ql-RbM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^Xjh?+WM  
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。。。 OyVdQ".  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  S5RQ  
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) .Y.\D\>~  
下面是修改过的unary_op @C40H/dE  
L5C4#X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \& 6  
class unary_op B6tp,Np5,  
  { oWGtKtDhH  
Left l; Cg NfqT0  
  B42.;4"T  
public : U[9`:aV;  
aagN-/mgm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cs$wgm*  
=VkbymIZ4y  
template < typename T > pNFL;k+p}  
  struct result_1 h@$M.h@mcG  
  { @;m7u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4}sfJ0HhX  
} ; wkm;yCF+  
SEm3T4dfzf  
template < typename T1, typename T2 > pQc5'*FKd  
  struct result_2 aaf\%~  
  { F$Q( 2:w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mx  s=<  
} ; |eIEqq.Eb  
9W$FX  
template < typename T1, typename T2 > +o)o4l%3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E.kGBA;a?  
  { MH|!tkW>:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )24r^21.q  
} `mV&[`NZ  
i,>yIPBU!  
template < typename T > (C/2shr 8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^]}UyrOn  
  { fw@n[u{~  
  return OpClass::execute(lt(t)); '6*^s&H~  
} 2<Lnfc<^k  
!gv/jdF  
} ; ]v7f9MC'\  
COJny/FT|  
f]H[uzsV  
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 Y9fktg.  
好啦,现在才真正完美了。 #N\kMJl$l  
现在在picker里面就可以这么添加了: LU5e!bP  
!MoJb#B3^]  
template < typename Right > C*kGB(H7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &6nOCU)  
  { zSMN k AM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ndq|Hkd  
} ML?%s`   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?qwTOi  
[eI{vH{  
Y3G$(+i8  
]MJyBz+k  
JgXP2|Y!  
十. bind Ld>y Fb(`  
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。 n@[&SgZq  
先来分析一下一段例子 24Lo .  
] fz0E:x  
iK{ a9pt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 86!"b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7(B|NYq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z+h^ ie"g  
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。 "HTp1  
我们来写个简单的。 -.= q6N4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "2HSb5b"`  
对于函数对象类的版本: r jfcZ@  
iLf:an*vH  
template < typename Func > @D_=M tF<  
struct functor_trait C YA#:  
  { ~`M>&E@Y_/  
typedef typename Func::result_type result_type; (h>Jz  
} ; 37'@,*m`  
对于无参数函数的版本: .RocENO0  
N8.K[m  
template < typename Ret > dOPA0Ja  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WoGK05w  
  { W,~s0a!  
typedef Ret result_type; '3S S%W  
} ; u*u>F@C8  
对于单参数函数的版本: 8%OS ,Z  
>}{'{ Z &  
template < typename Ret, typename V1 > g'G%BX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !<\"XxK+l  
  { @cNBY7=  
typedef Ret result_type; SiJ0r @  
} ; J9J[.6k8  
对于双参数函数的版本: /HR9(j6  
't".~H_V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Erz{{kf]1V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {B$cd?}  
  { gAt[kW< n  
typedef Ret result_type; gIv :<EJ9  
} ; \,jrug<C$^  
等等。。。 Qzy[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {H OvJ`tM  
yyZ}qnbx]  
template < typename Func > Wlm%W>%  
struct func_return k{ >rI2;  
  { QA_SS'*  
template < typename T > v#u]cmI  
  struct result_1 $r%m<Uc;}O  
  { '~i;g.n=}-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zj;2>  
} ; (3z: ;  
9!sx  
template < typename T1, typename T2 > It,m %5 Py  
  struct result_2 JJJlgr]#  
  { g;)xf?A9q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - Z?rx5V;t  
} ; ZAe>MNtW  
} ; r:.5O F}  
='f<_FD  
]Hk8XT@Q+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gw3eO&X3i  
OoOKr  
template < typename Func, typename aPicker > 5 OR L  
class binder_1 >o #^r;  
  { 9hG)9X4  
Func fn; Sqj'2<~W  
aPicker pk; w$Lpuu n{  
public : )yp+!\  
]|g{{PWH  
template < typename T > Kl.xe&t@j  
  struct result_1 .Lz\/ OS  
  { SrzlR)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ypE cjVP D  
} ; AkdONKO8{  
(9q61z A  
template < typename T1, typename T2 > "orZje9AC  
  struct result_2 cQEK>aAd  
  { AP.WTFf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %0 (,f  
} ; xXQ#?::m  
Q: ?]:i/*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \M^L'Mkj  
{`fhcEC  
template < typename T > %Y8#I3jVJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #mY*H^jI]~  
  { UP=0>jjbn:  
  return fn(pk(t)); @2Xw17[f35  
} tj 6 #lM9  
template < typename T1, typename T2 > ^G'8!!ys  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qH'T~# S  
  { a>A29*q  
  return fn(pk(t1, t2)); F-Mf~+=Dn  
} P6w!r>?6N  
} ; wic"a Y<m  
]0P-?O:  
,^,KWi9  
一目了然不是么? b,kXV<KtU  
最后实现bind Rb=T'x'  
,[enGw  
[O*5\&6  
template < typename Func, typename aPicker > \(Z'@5vC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g/ONr,l`-  
  { +@D [%l|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *njdqr2c~  
} ,lSt}Lml  
4L#q?]$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A `\2]t$z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 nokk! v/  
v>zeK  
十一. phoenix I$sJ8\|gw'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !7ct=L  
vgRjd1k.\y  
for_each(v.begin(), v.end(), &L}e&5  
( 0-#SvTf>;:  
do_ @? 4-  
[ 0eq="|n^|  
  cout << _1 <<   " , " O~yPe.  
] +=#sa m*i  
.while_( -- _1), KJc fbZ~  
cout << var( " \n " ) 9?<WRM3a>  
) HFYN(nz}[  
); qPsf`nI7  
YCod\}3  
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: >0kn&pe7#T  
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 hX4&B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^n#6CW*n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cn (-{dCXM  
2Jo'!|]  
Cv{>|g#  
template < typename Cond, typename Actor > 0g% `L_e_  
class do_while tqyR~  
  { Zh.5\&bm  
Cond cd; '5zolp%St  
Actor act; IB#L5yN r  
public : `hYj0:*)S$  
template < typename T > T7vilfO5G  
  struct result_1 F VBuCi?W  
  { " O1\]"j  
  typedef int result_type; 27q 9zi!Q  
} ; R}lS@w1  
lN$#lyy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Dd8*1,  
b:Oa4vBa  
template < typename T > 8'J"+TsOW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g[<K FVlG  
  { CDcZ6.f  
  do c!l=09a~a+  
    { }$5S@,  
  act(t); W0%cJ8~  
  } @ht= (Jk9  
  while (cd(t)); gj{2" tE  
  return   0 ; o/273I  
} MKIX(r( |  
} ; [5Zs%!Z;8N  
0<"4W:  
``?] 13XjK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -[A4B)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 WVDkCo@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4PG]L`J{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M3- bFIt  
下面就是产生这个functor的类: x]o~ %h$  
yT<6b)&*&  
TZ8:3ti  
template < typename Actor > ^hPREbD+f  
class do_while_actor "&(.Z(  
  { S*,DX~vig  
Actor act; BUR96YN.  
public : `j+aAxJ=\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wt=QCutt  
`8^4,  
template < typename Cond > tow0/ Jt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nojJGeW%  
} ; 4D(5WJ&  
!p$z8~  
\q9wo*A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y'tPD#|r  
最后,是那个do_ i> Wsc?  
?K9&ye_rgw  
B:5\+_a!  
class do_while_invoker ;{mKt%#  
  { HD^Ou5YB  
public : ,z A9*  
template < typename Actor > h!l&S2)D`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :l~^un|<2Y  
  { -Lh\]  
  return do_while_actor < Actor > (act); UYJMW S=  
} u0^Vy#@_  
} do_; TC7&IqT  
c^$_epc*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dq d:V$o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LLp/ SWe  
最后来说说怎么处理break和continue z0=(l?)#  
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。 9K~0:c  
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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