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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 23wztEp{a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;=y"Z^  
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, +nE>)ZH  
_#u\ar)  
f' ?/P~[  
Q#\Nhc  
  class filler d5$D[,`1  
  { 'OsZD?W{  
public : 8M99cx*K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wM+1/[7  
} ; 4.!1odKp  
} ?j5V  
@@AL@.*  
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: w}ji]V}  
Zz0bd473k?  
FJ_7<4ET  
<y@v v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1Cw]~jh  
}R%H?&P  
aUaeK(x:H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6kYluV+j  
vqSpF6F q  
F\ B/q  
=rA?,74  
二. 战前分析 4!IuTPmr  
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。 nGH6D2!F  
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 N&HI)X2&  
>v]^nJl  
"+(|]q"W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N d].(_  
  /* --------------------------------------------- */ ubwM*P  
vector < int *> vp( 10 ); jH< #)R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1&|]8=pG7  
/* --------------------------------------------- */ {DRk{>K,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *?FVLE  
/* --------------------------------------------- */ V|8'3=Z=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <T}^:2G|  
  /* --------------------------------------------- */ YvJFZ_faX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lq-KM8j  
/* --------------------------------------------- */ &t= :xVn-M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \ %Mcvb.?  
8!E.3'jb  
IRN,=  
k+J%o%* <  
看了之后,我们可以思考一些问题: [d`E9&Hv3  
1._1, _2是什么? KN}#8.'>3  
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。 E_ wVAz3  
2._1 = 1是在做什么? j%6p:wDl  
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。 ]SQ+r*a  
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。 fx;rMGa  
)x6 &Y  
t7f(%/] H0  
三. 动工 > Vm}u`x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "wgPPop  
M+ +Dk7B  
EtcT:k?y  
q3x"9i `  
template < typename T > \u,CixV=  
class assignment Db|f"3rq?  
  { $e\s8$EO  
T value; bo\ bs1  
public : 76l. {TXF  
assignment( const T & v) : value(v) {} EpS/"adI-!  
template < typename T2 > &;DCN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y!b2;- Dp  
} ; JP>EW&M  
GHsDZ(d3.  
s<!A< +Sh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JWNN5#=fQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W Z'<iI  
>V"{]v  
9<gW~ s>  
//&3{B  
  class holder c8&3IzZ  
  { W`[VLi}fe  
public : Ca~8cQ  
template < typename T > ,;pUBrz/[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dcf,a<K\  
  { jr` swyg  
  return assignment < T > (t); !]F`qS>  
} o@)Fy51DD  
} ; Ue}1(2.v  
1S?~ c25=h  
QRju9x  
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: `y>m >j  
u`XRgtI{g?  
  static holder _1; 9K$ x2U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zqA>eDx  
HhynU/36  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 5~Z%_?  
而不用手动写一个函数对象。 \l!+l  
=F \Xt "  
TzKM~a#  
&& ]ix3  
四. 问题分析 WSozDNF!'f  
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。 lV'?X%  
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。 1K/HVj+'.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?8O5%IrJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g:!U,<C^a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (-S^L'v62v  
!j$cBf4  
五. 问题1:一致性 Ce+:9}[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| mZiKA-t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ThV>gn5  
y3;M$Jr  
struct holder }1 O"?6  
  { _g Mr]%Q  
  // S<T 'B0r8  
  template < typename T > ?= 7k<a~  
T &   operator ()( const T & r) const }XUL\6U  
  { wqG#jC!5  
  return (T & )r; &k'<xW?x  
} ,u}wW*?,sT  
} ; + E{[j  
B 2NIV7  
这样的话assignment也必须相应改动: ^li3*#eT  
G&h@  
template < typename Left, typename Right > F:jNv3W1  
class assignment +(!/(2>~  
  { uihH")Mo  
Left l; OG{*:1EP  
Right r; =Htt'""DN  
public : p-j6H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r 1HG$^  
template < typename T2 > Kb ]}p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,~3rY,y-  
} ; ^P,Pj z  
,x\qYz+7|  
同时,holder的operator=也需要改动: {>km]CG  
reR@@O  
template < typename T > @v`.^L{P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ViW2q"4=  
  { ]U#of O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )"?'~5A  
} w<~[ad}  
<zpxodM@T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +o@:8!IM1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r0nnmy]{d  
@q!T,({kx  
return l(rhs) = r; zsuqRM "  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .$s']' =  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A,&711Y  
[.&JQ  
template < typename Tp > 5BA:^4zr?  
class constant_t g(zeOS]q}  
  { yf*'=q  
  const Tp t; ^W sgAyCB  
public : </'n={+q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0xZ^ f}@L  
template < typename T > ^P{y^@XI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I:t ?#)wl  
  { ^/2HH  
  return t; gdCit-3  
} H*G(`Zl}  
} ; }bRn&)e  
I Tl>HlS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7#wB  
下面就可以修改holder的operator=了 yT:2*sZRc  
WZ`i\s1#  
template < typename T > gaC4u,Zb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R1 SFMI   
  { n;Mk\*Cg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4"|3pMr  
} T}{zh  
y_>DszRN`u  
同时也要修改assignment的operator() $hc=H  
=?W7OV^BE  
template < typename T2 > xyo~p,(~t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +@uA  
现在代码看起来就很一致了。 j|8!gW  
$S' TW3  
六. 问题2:链式操作 [^GBg>k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &3IkC(yD  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8VG}-   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8D>5(Dg-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iz^a Qx/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -J=6)  
r]-n,  
template < typename T > Ae=JG8Ht~  
struct result_1 IG|u;PH<  
  { <V)z{uK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NA$)qX_  
} ; u`wD6&y*  
QDj%m%Xd  
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: c|3oa"6T>  
iOIq2&sV  
template < typename T > 4<tbZP3/6)  
struct   ref rRe^7xGe7  
  { M._E$y,5  
typedef T & reference; "c} en[  
} ; CT_tJ  
template < typename T > v6DjNyg<x  
struct   ref < T &> >l8?B L  
  { qi/k`T  
typedef T & reference; 74N_>1!j  
} ; $aEv*{$y  
I*j~5fsS'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _QHk&-Lp  
[>>_%T\I  
template < typename T > oQpGa>6U&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )?OdD7gd  
  { SFh<>J^ 0a  
  return l(t) = r(t); !YpH\wUyvP  
} 8&HBR #  
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。 ;F- mt(Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IR]5,K^l  
dh%O {t  
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 <V}q8k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Lj|wFV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b&@]f2 /  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U/PNEGuQ  
最后的布局是: }|/A &c  
                Add Z  #  
              /   \ (Z @dz  
            Divide   5 )H]L/n  
            /   \ i._RMl5zg  
          _1     3 Fs~*-R$  
似乎一切都解决了?不。 .fqy[qrM  
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。 Bx\ o8k  
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。 %m/lPL  
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: j;48Yya'  
&?Erkc~#  
template < typename Right > doTbol?+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &c "!Y)%G  
Right & rt) const !4#qaH-Q  
  { ]v5/K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F (kq  
} F{QOu0$cA4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "0nsYE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 AH/^v;-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GK-P6d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hC8WRxEGq  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8a@k6OZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OY(CB(2N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <K&A/Ue  
^HR8.9^[1u  
template < class Action > 6/3E!8  
class picker : public Action &+(D< U  
  { %{IgY{X  
public : # "c'eG0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rZ+4kf6S   
  // all the operator overloaded e(0 cz6  
} ; 9[X'9* ,  
.czUJyFms}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2<OU)rVE4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -z. wAp  
CV^%'HIs?+  
template < typename Right > Dz$w6 d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LKI\(%ba#  
  { ,<K+.7,)E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZY7-.  
} %E#Ubm!  
b==jlYa=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qov<@FvE0  
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。 T=~d. &J  
/N%i6t<xU  
template < typename T >   struct picker_maker l i?@BHEf  
  { + \%]<YO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ox<&T|  
} ; 2G-"HOG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `WCL-OoZc5  
  { l=T;hk  
typedef picker < T > result; |.RyF@N`T  
} ; Q1|6;4L  
 *p9)5  
下面总的结构就有了: X%<qHbKB,  
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。 ed5oN^V.<  
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。 _3%:m||,XP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y)lr+~84f  
至此链式操作完美实现。 ><IWF#kUA  
IEm~^D#<=  
(||qFu9a  
七. 问题3 'ParMT  
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。 8Uh|V&  
6Hb a@Q1`  
template < typename T1, typename T2 > z__t8yc3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PN9vg9'  
  { E=,b;S-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Oprfp^L  
} *szs"mQ/  
SX'NFdY  
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: h*JN0O<b  
W3Ee3  
template < typename T1, typename T2 > S9$,.aq  
struct result_2 3)CIqN  
  { ayn aV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E<! L^A M`  
} ; =AzkE]   
Z@x&  
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? cs\=8_5  
这个差事就留给了holder自己。 t 3N}):  
    t@#5 G* _Q  
(i(E~^O  
template < int Order > EI?8/c  
class holder; vv Y?8/  
template <> 5CcX'*P  
class holder < 1 > _hl| 3 eW5  
  {  r90tXx  
public : `EMGrw_  
template < typename T > ?-Of\fNu  
  struct result_1 =,ax"C?pR  
  { u=s,bt,"5  
  typedef T & result; a""9%./B  
} ; t1 9f%d  
template < typename T1, typename T2 > e~)4v  
  struct result_2 >{~xO 6H  
  { WdS1v%  
  typedef T1 & result; jCtk3No  
} ; Bx}"X?%S  
template < typename T > '>1M~B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z)~?foe'  
  { MD1X1,fk  
  return (T & )r; K\B!tk  
} &@|? %  
template < typename T1, typename T2 > paN=I=:*M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &-^*D%9  
  { euT=]j  
  return (T1 & )r1; ?(B}w*G~  
} "38<14V  
} ; OA9 P"*  
91&=UUkK?  
template <> MTl @#M  
class holder < 2 > gzVZPvTPE  
  { (O09HY:  
public : N GnE  
template < typename T > bvZD@F`2  
  struct result_1 Zp_j\B  
  { RaTNA W)v>  
  typedef T & result; NW0se DL  
} ; yVn%Bz' [  
template < typename T1, typename T2 > =z9,=rR4  
  struct result_2 7|dm"%@  
  { U,yZ.1V^:  
  typedef T2 & result; DH _~,tK9  
} ; mM/#(Ghl  
template < typename T > _'Vo3b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |p+FIr+  
  { qR2cRepV  
  return (T & )r; (d NF)(wn  
} Citumc)E  
template < typename T1, typename T2 > $X.F=Kv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?XyrG1('  
  { }lPWA/  
  return (T2 & )r2; #<&@-D8  
} xZ2 1i QeN  
} ; *1b0IQ$g  
;XZN0A2  
Q2)5A& U\  
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> >。 XZ$g~r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Dqwd=$2%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sP@XV/`3L6  
8aRmHy"9l  
return l(i, j) = r(i, j); Bw`?zd\*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lc fAb@}2  
&"tQpw5  
  return ( int & )i; ny^uNIRPR  
  return ( int & )j; q |Pebe=  
最后执行i = j; =w_T{V  
可见,参数被正确的选择了。 qa~ju\jm.  
dXY}B=C  
P*?2+.  
r SoT]6/   
x?0(K=h,  
八. 中期总结 Lnn^j#n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^HP$r*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MGw XZ7?E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -Tuk.>i)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qqb%^}Xx'u  
*Y53b Z  
3~WI3ZIR  
K|~ !oQ  
q(s0dkrj  
!m_y@~pV#u  
九. 简化 '5T:*Yh  
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。 'X&"(M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yl' IL#n]r  
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: 5c%Fb :BW=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5>1c4u`x  
  +-*/&|^等 F)'_,.?0  
2. 返回引用。 Bgsi$2hI  
  =,各种复合赋值等 !VG ]~lc  
3. 返回固定类型。 xQ?$H?5B<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d--6<_q  
4. 原样返回。 u, 72Mm>  
  operator, r`)'Kd  
5. 返回解引用的类型。 c(3idO*R)  
  operator*(单目) 2"Unk\Y  
6. 返回地址。 jgpF+V-n$  
  operator&(单目) MbTmdRf  
7. 下表访问返回类型。 z'>b)wY](  
  operator[] 8193d%Wb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @1pfH\m  
  operator<<和operator>> KV{  
ZL!5dT&@W  
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。 9dp4&&Z+F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2ss*&BR.  
 mSFA i  
template < typename Left > 5wvh @Sc\  
struct value_return 9Z 6  
  { (8W ?ym  
template < typename T > pF~aR]Q  
  struct result_1 }.=wQ_  
  { R >[G6LOG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 11A;z[Zk  
} ; g6 SZ4WV  
sFgsEKs  
template < typename T1, typename T2 > 8j ky-r  
  struct result_2 uAk>VPuuZ  
  { ?6MUyH]a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9I1`*0A  
} ; j{ri]?p  
} ; e<u~v0rDl  
Fb{HiU9<!  
1[RI 07g7*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vBY?3p,0p  
kk CoOTe&  
下面我们来剥离functor中的operator() [-)BI|S:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?%Pi#%P  
vhU $GG8  
return l(t) op r(t) q(#,X~0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u~N'UD1x  
return op l(t) #K> Ue>hx  
return op l(t1, t2) \/m-G:|  
return l(t) op 3?&P^{  
return l(t1, t2) op %~Wr/TOt+  
return l(t)[r(t)] !i{5mc \  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [RDY(}P%  
V )oKsO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: weOga\  
单目: return f(l(t), r(t)); R++w>5 5A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qs (L2'7/  
双目: return f(l(t)); Nfl5tI$U:  
return f(l(t1, t2)); Ivq|-LDNc  
下面就是f的实现,以operator/为例 =AuxME g  
u$"Ew^C  
struct meta_divide @[ '?AsO  
  { )b|xzj@  
template < typename T1, typename T2 > m\ @Q}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W=K+kB  
  { sg<c1  
  return t1 / t2; a7z% )i;Z  
} Nqj5,9*c  
} ; JWxSN9.X  
ae+*gkPv8  
这个工作可以让宏来做: J@q!N;eh|  
#\LYo{op/.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8(-N;<Ef2  
template < typename T1, typename T2 > \ # *7ImEN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hi ),PfAV  
以后可以直接用 \%#luk@:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X&%;(`  
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 gYw=Z_z  
(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。。。) $j0<ef!  
6s:  
q:,ck@-4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P`n"E8"ab<  
Y^5)u/Y=U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TI^X gl~  
class unary_op : public Rettype 3pkx3tp{  
  { 2$joM`j$  
    Left l; ZP4y35&%y  
public : rWuqlx#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1z8fhE iiE  
l27J  
template < typename T > Lyjp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - SCFWc  
      { Ec!R3+  
      return FuncType::execute(l(t)); *,XT;h$'>  
    } HwBJUr91]  
XpP}(A@G  
    template < typename T1, typename T2 > F:G Vysy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E\e.R  
      { <d3 a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "A}2iI  
    } p xQh;w  
} ; >6z7.d  
]Mgxv>zRbs  
1F[W~@jW  
同样还可以申明一个binary_op ZX40-6#O  
r 4+%9)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4AN(4"$N  
class binary_op : public Rettype k= .pcDX  
  { 6p~8(-nG  
    Left l; .!g  
Right r; t[bZg9;  
public : NKu*kL}W=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X}]g;|~SN  
FzQ6UO~'  
template < typename T > Z}r9jM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J<ZG&m362p  
      { x /?w1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q>dERN&  
    } I- WR6s=  
x1 1ug  
    template < typename T1, typename T2 > !MD uj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l|  QQ  
      { 20BU;D3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zWq&HBs  
    } ID$%4jl  
} ; 6w $pL(  
j:J7  
e\H1IR3  
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 YR0.m%U,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _n!W4zwi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) axiP~t2  
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。 jsIT{a*]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1(m[L=H5>  
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。。。 jRSY`MU}t+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zFO#oW,D  
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) ]*yUb-xY  
下面是修改过的unary_op j{H,{x  
 u~j&g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aumM\rY  
class unary_op N5@l[F7I  
  { sFonc  
Left l; $ud\CU:r  
  (p}N cn.  
public : N/eFwv.Er  
z%[^-l-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5^GrG|~  
jR mo9Bb2  
template < typename T > \Qe`>nA  
  struct result_1 l=ZX9<3  
  { JReJlDu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; } !RBH(m%  
} ; };nOG;  
vo]$[Cp|4  
template < typename T1, typename T2 > }Uunlz<  
  struct result_2 LE4P$%>H  
  { tLe"i>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]MV=@T^8#  
} ; bRK[u\,  
0z=^_Fb  
template < typename T1, typename T2 > '645Fr[lg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WRfhxl  
  { 3^p;'7x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]ZM-c~nL  
} |j~{gfpSE  
h<IPV'1  
template < typename T > >iFi~)i_4y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `ouCQ]tKz  
  { Nd61ns(N  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5vqh09-FB  
} >Gi* BB  
}1pG0V4  
} ; #)EVi7UP  
j\@osjUu  
PitDk 1T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {qPu }?0  
好啦,现在才真正完美了。 9|1J pb  
现在在picker里面就可以这么添加了: *WZ?C|6+  
(eF "[,z  
template < typename Right > s N|7   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~<Sb:I zld  
  { tk,Vp3p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \TTt!"aK  
} x"n)y1y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &{H LYxh   
<& p0:S7  
_q1E4z  
"o>gX'm*  
56^#x  
十. bind !Di*y$`}b  
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。 s!F` 0=J^  
先来分析一下一段例子 Jx4"~ 4  
; `-@L  
k<!xOg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -@yu 9=DT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I\:(`)"r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P`!31P#]L  
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。 kC4}@{4i  
我们来写个简单的。 m #}%l3$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (SGU]@)g  
对于函数对象类的版本: ? _Y2'O  
 Vq K/GWg  
template < typename Func > yUp"%_t0  
struct functor_trait S 0L"5B@  
  { 0dKi25J  
typedef typename Func::result_type result_type; xRPU GGv  
} ; ^Y- S"Ks  
对于无参数函数的版本: vK~tgZ&  
JN:EcVuy  
template < typename Ret > e!JC5Al7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c 6Z\ecH9  
  { m(?ZNtBQt  
typedef Ret result_type; {|ChwM\x  
} ; OVgx2_F  
对于单参数函数的版本: a.!|A(zw  
Y;OqdO  
template < typename Ret, typename V1 > B$@fE}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2P4$^G[  
  { ; E]^7T  
typedef Ret result_type; G tSvb6UNn  
} ; >xJh!w<pB  
对于双参数函数的版本: ohj(1jt  
|B/A)(c yV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pXv@ QD#!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t (>}  
  { &S|%>C{P.w  
typedef Ret result_type; hAv.rjhw_  
} ; _k2*2db   
等等。。。 nFY6K%[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $wx)/t<  
oD>j2 6Q  
template < typename Func > VL O !hA#  
struct func_return q=(.N>%  
  { 5<?s86GHh'  
template < typename T > |'" 17c&  
  struct result_1 @ATJ|5.gr  
  { )`B n"=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [>N`)]fP  
} ; "o.g}Pv  
_yJAn\  
template < typename T1, typename T2 > R#0Z  
  struct result_2 b9gezXAcd  
  { g(D r/D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^~Dmb2h  
} ; 5$w`m3>i(  
} ; leSR2os  
{D9m>B3"{  
~KF>Jow?Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7xr@$-U  
w;Jby  
template < typename Func, typename aPicker > ;)nV  
class binder_1 ~xSAR;8  
  { ollk {N  
Func fn; 7(oX 1hN  
aPicker pk; vOKWi:-U  
public : Ug1n4X3FKn  
lE@ V>%b  
template < typename T > d}`Z| ex  
  struct result_1 {j{H@rHuy  
  { a.O pxd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p^uX{!  
} ; R<GnPN:c  
G$)f5_]7{  
template < typename T1, typename T2 > >PBP:s1f4>  
  struct result_2 eVy>  
  { $x'p+&n\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [hl8LP+~  
} ; sKK*{+,kh;  
tB i16=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R&`; C<6}D  
7eyVm;LQD  
template < typename T > Z+G.v=2q<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zj9)vr`7  
  { /\0 rRT  
  return fn(pk(t)); ZFNn(n  
} >.)m|,  
template < typename T1, typename T2 > :g`j gn 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ][IEzeI_LN  
  { )* \N[zm  
  return fn(pk(t1, t2)); m\hzQ9  
} ?Dr K2;q  
} ; --}5%6  
j~Cch%%G  
<HC5YA)4  
一目了然不是么? qij<XNZU"&  
最后实现bind I \DH  
XFiP8aX<  
&=-ZNWNo  
template < typename Func, typename aPicker > qlJzXq{|`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *49lM;  
  { [$<\*d/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hN3*]s;/6z  
} X' ,0vK  
e2 X\ll  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CC8)yO  
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。 g]V_)}  
LW$(;-rY  
十一. phoenix T|o ]8z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;;#_[Zl  
nH=8I~jp  
for_each(v.begin(), v.end(), @g{FNXY$m  
( mz'r<v2Tc  
do_ BM,]Wjfdj  
[ %]m/fo4b  
  cout << _1 <<   " , " z{N~AaY  
] -s zSA  
.while_( -- _1), #BZ2%\  
cout << var( " \n " ) ?E*;fDEC  
) oieJ7\h]m  
); 1#D&cx6  
%\|9_=9Wn  
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: Us.")GiHE  
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 $q iY)RE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pr) `7VuKp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !G8=S'~~  
!pqfx93R*  
s6k@WT?"^  
template < typename Cond, typename Actor > fK %${   
class do_while uSl&d  
  { u3B[1Ae:K  
Cond cd; YXi'^GU@  
Actor act; E<~Fi .M;\  
public : o^!_S5zKe.  
template < typename T > !'jZ !NFO  
  struct result_1 XjRk1 ~  
  { Biva{'[m  
  typedef int result_type; %lbDcEsf9  
} ; A%[ BCY_  
s.#%hPX{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hp$/O4fD  
.yF@Ow  
template < typename T > cOq'MDr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0'3f^Ajf  
  { &&daQg4Ha  
  do P5K=S.g  
    { +}.~"  
  act(t); vR)f'+_Nz  
  } s<XAH7?0  
  while (cd(t)); j v4O  
  return   0 ; QH d^?H*  
} GI[TD?s  
} ; O?=YY@j  
D"z3SLFW{  
O)jpnNz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R[ #vFQ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +I$,Y~&`>  
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。 /F thT  
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。 Xv&&U@7  
下面就是产生这个functor的类: <l.l6okp  
"PD^]m  
C$+z1z.!  
template < typename Actor > IW{}l=D/  
class do_while_actor Mjon++>Z  
  { w wuM!Z+  
Actor act; k Xg&}n7  
public : Lhz*o6)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sc0.!6^'V  
=.48^$LWx  
template < typename Cond > \x7^ly$_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h]>QGX[kC  
} ; CQANex4&\  
$SOFq+-T  
L7`=ec<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zzH^xxg  
最后,是那个do_ m}$7d5  
E^`-:L(_  
]wZlJK`K  
class do_while_invoker {M^BY,%*  
  { [KMNMg  
public : # E{2 !Z  
template < typename Actor > GiK4LJ~cH)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1s_N!a  
  { Vm*E^ v  
  return do_while_actor < Actor > (act); >lV'}0u)  
} ib\_MNIb  
} do_; Tfz _h~D  
E Xxv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _qO'(DKylC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tpd|+60g  
最后来说说怎么处理break和continue F+SqJSa  
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。 4~K%,K+Du  
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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