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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i }5 #n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :h&*<!O2B`  
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, h.6yI  
VlVd"jW  
5"[Qs|VjA6  
j/R  
  class filler UUx0#D/U0C  
  { ,zLi{a6  
public : ba3_5 5]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Cp_YIcnEJ  
} ; U&6!2s-  
vTD`Ja#h  
^AUmIyf_  
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: SZCF db  
Ve&(izIh  
-, ~n|ceI  
_wg6}3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h{]l?6`  
<dzE5]%\  
p3*}!ez4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O1@xF9<  
-\j}le6;c  
;""V s6  
1dOVH7  
二. 战前分析 #5T+P8  
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。 {vAq08  
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 -lyT8qZ:(  
P}H7WH  
kzGD *  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VuFH >8n  
  /* --------------------------------------------- */ U]fE(mpI9  
vector < int *> vp( 10 ); O~B iqm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z4 8,{H6h  
/* --------------------------------------------- */ dKw* L|5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o\8yYX  
/* --------------------------------------------- */ :t]YPt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  x9 <cT'  
  /* --------------------------------------------- */ ekfD+X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5A /G?  
/* --------------------------------------------- */ b IcLMG s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \<~[uv'  
gmWRw{nS+  
&M ~*w~w`  
L!DP*XDp  
看了之后,我们可以思考一些问题: uU6+cDp  
1._1, _2是什么? \no[>L]  
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。 ;]MHU/  
2._1 = 1是在做什么? m"~$JA u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X #-U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <r,l  
;&P%A<[`  
Zo22se0)  
三. 动工 #Z}\;a{vZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (D{Fln\  
;58l_ue  
Z6X?M&-Lz  
Nj qUUkc  
template < typename T > g% #" 5Kr  
class assignment t*82^KDU  
  { #5N#^#r"  
T value; MV H^["AeR  
public : _UYt  
assignment( const T & v) : value(v) {} |SZRO,7x  
template < typename T2 > 3.?PdK&C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ej ip%m  
} ; 4\Y2{Z>P?  
b|wCR%  
]0zXpMNI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .#6Dad=S*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <u*~RYA2  
 s6rdQI]  
M/ 0!B_(R  
P8Fq %k  
  class holder EMmNlj6  
  { y1(smZU  
public : o';sHa'  
template < typename T > )Rn}4)9!iT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7:I` ~ @m  
  { j{IAZs#@>  
  return assignment < T > (t); gpe^G64c`  
} IR?ICXmtx  
} ; ( N~[sf?&  
+y>D3I  
eR D?O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Z+=WgEu1  
jnYFA[Ab  
  static holder _1; hUcG3IOBf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pV(b>O  
_+S`[:;a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xpKD 'O=T  
而不用手动写一个函数对象。 f[HhLAVGK`  
3lqR(Hh3  
=K=FzV'_~  
=GTltFqI1  
四. 问题分析 n@mWB UM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @3K)VjY7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5u MP31  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |rka/_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3aQWzEnh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -]~&Pi|  
#{1w#Iz;  
五. 问题1:一致性 VJS|H!CH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~(aQ!!H6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t(-noy)  
'`#2'MXG  
struct holder ^1BQejD  
  { u{,e8. Z  
  // Aj#CB.y  
  template < typename T > 3<1Uq3Pa  
T &   operator ()( const T & r) const b-'41d}Hn  
  { R)"Ds}1G  
  return (T & )r; znw\Dn?g  
} .dt7b4.kd  
} ; _$s9o$8$  
[nJ),9$z_  
这样的话assignment也必须相应改动: _|bIl%W;\'  
yo`Jp$G  
template < typename Left, typename Right > V]tuc s  
class assignment Lo\+T+n  
  { ^rMkCA@;TZ  
Left l; a?.hvI   
Right r; d_BECx <\  
public : YgNt>4K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^]3Y11sI  
template < typename T2 > sWP5=t(i+9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yj|Oy  
} ; ,`v)nwP  
F=U3o=-:  
同时,holder的operator=也需要改动: ,o& &d.  
^&MMtWR  
template < typename T >  $J>GCY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const acz8 H 0cS  
  { o;.PZi2k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d>*?C!xE  
} 3,+)3,N  
nR-`;lrF~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Mdsn"Y V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MU4/arXy  
(|I:d!>:U  
return l(rhs) = r; "ys#%,Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o_p#sdt"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S H2|xn  
r t@Jw]az  
template < typename Tp > x+x 6F  
class constant_t ce{(5IC  
  { dR<sBYo  
  const Tp t; EYtf>D  
public : w$WN` =  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9"Oz-!Y4  
template < typename T > 0f}zm8p7.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eVyXh>b*  
  { 4n @}X-)  
  return t; I&?(=i)N  
} T&c0j(  
} ; /L\ ]t  
#;sUAR?]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (lq7 ct  
下面就可以修改holder的operator=了 fCdd,,,}  
Kq e,p{=  
template < typename T > r!N)pt<g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &^3KF0\Q  
  { o^hI\9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); REUWK#>  
} wYQTG*&h  
mr dG- t(k  
同时也要修改assignment的operator() +b"RZ:tKp  
?piv]Z  
template < typename T2 > Ca?5bCI,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M9'Qs m  
现在代码看起来就很一致了。 7pMQ1- (  
U]tbV<m%  
六. 问题2:链式操作 jX}}^XwX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <NZ^*]  
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。 }'mVD^<+  
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。 -Zx hh  
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。 1t haQ"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct np,L39:sf  
M3c!SXx\  
template < typename T > DFKFsu8s  
struct result_1 4A6D>ChB'E  
  { Vw.c05x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J0CEZ  
} ; fmyyQ|]O"  
]L#6'|W  
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: 7?a@i; E<  
WBD e`  
template < typename T > ivg:`$a[  
struct   ref mL/]an@Y  
  { "9 ,z"k  
typedef T & reference; /cHd&i,>  
} ; [ lZo'o  
template < typename T > d MQ]=  
struct   ref < T &> tZ,vt7  
  { u3)Oj7cX  
typedef T & reference; ],CJSA!5F  
} ; #U45;idp  
'zCJK~x`x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fq(r,h=|  
CA%p^4Q  
template < typename T > rI34K~ P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c&r8q]u  
  { 1-[~}  
  return l(t) = r(t); gM_z`H 5[!  
} R\k= CoJJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7KIOI,qb6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L".Qf|b*  
YoiM\gw  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V#8]io  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "8MG[$Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qj *IKS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NX7(;02  
最后的布局是: w{uq y]  
                Add [<SM*fQ>t  
              /   \ 6v~` jS%3  
            Divide   5 @V{s'V   
            /   \ F7$x5h@  
          _1     3 ]-h$CJSY  
似乎一切都解决了?不。 :N03$Tvl  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 i'&KoR ?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [P,YW|:n  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Hik8u!#P  
<[{Ty+  
template < typename Right > BG:l Zj'I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6&/H XqP  
Right & rt) const p ;E zmz  
  { v~^c-]4I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?^]29p_  
} &atT7m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SN2X{Q|*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i*3 4/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {Ic~}>w  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]~S,K}T  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }p-<+sFo  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? mXZOkx{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @Dc?fyY*o<  
\2cbZQx  
template < class Action > jP'.a. ^o$  
class picker : public Action wI'8B{[  
  { 4T#B7wVoM  
public : g-^Cf   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3&Dln  
  // all the operator overloaded (I3:u-A  
} ; V9xZH5T8^  
*o]Q<S>lH  
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。 _nw=^zS  
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: {SH +lX0]{  
ZUGuV@&-T  
template < typename Right > _Eq*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =hE5 ?}EP+  
  { (ov=D7>t0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A WlR" p2  
} [@D+kL*>  
WK7=z3mu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U9:?d>7  
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。 ,EPs>#d  
$47cKit|k:  
template < typename T >   struct picker_maker \(UEjlo  
  { GCx1lm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jp)>Wd  
} ; n]&/?6}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C6Qnn@waYb  
  { MGn:Gj"d  
typedef picker < T > result; n 99>oh  
} ; :UjHP}s  
_%WJ7~>  
下面总的结构就有了: q^}QwJw  
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。 /BC(O[P  
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。 ;u;YfOr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1_vaSEov  
至此链式操作完美实现。 KobNi#O+  
W]|;ZzZ=m  
{E!"^^0`  
七. 问题3 1M&n=s _  
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。 12)~PIaF  
ju8mO&  
template < typename T1, typename T2 > =x "N0p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2!QS&i  
  { FG8genCH@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4xLU15C  
} 3\eb:-B:@  
M ,.++W\  
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: 9:0JWW^so  
yO Cv-zm  
template < typename T1, typename T2 > `X?l`H;#  
struct result_2 %XGwQB$zk8  
  { IQ$l!)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k,0RpE  
} ; (bH*i\W  
[sG=(~BU  
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? U(5(0r  
这个差事就留给了holder自己。 >O[# 661  
    w91gM*A  
s+?r4t3H!  
template < int Order > pE >~F  
class holder; U+sAEN_e k  
template <> O?Xg%k#  
class holder < 1 > Z[8{V  
  { pKO\tkMJ  
public : vG WX=O  
template < typename T > ~X;r}l=k<  
  struct result_1 C`OdMM>D  
  { * bmdY=#7  
  typedef T & result; K1RTAFf /  
} ; r-]Au -  
template < typename T1, typename T2 > UNLy{0tA  
  struct result_2 2GECcx53  
  { c0ET]  
  typedef T1 & result; *ie#9jA  
} ; m;o \.s  
template < typename T > E@QsuS2&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }8 A]  
  { 88Yp0T<1  
  return (T & )r; %w7J0p  
} cT^,[ 3i:c  
template < typename T1, typename T2 > @V)k*h3r+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qNER 6  
  { %t M]|!yw  
  return (T1 & )r1; 0+IJ, ;Wx  
} ~]?Q'ER  
} ; @TC_XU)&  
R(@7$  
template <> l i}4d+  
class holder < 2 > hfP}+on%  
  { !I5_ln  
public : ,eD@)K_:  
template < typename T > 7)G- EAF  
  struct result_1 yNdtq\h  
  { -?<wvUbR{  
  typedef T & result; tDFN *#(  
} ; lY!`<_Am  
template < typename T1, typename T2 > 5~4I.+~8  
  struct result_2 ]hTYh^'e  
  { ohusL9D  
  typedef T2 & result; h";G vjy  
} ; a^i`DrX  
template < typename T > P"W$ZX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0wXfu"E{  
  { yi%A*q~MT  
  return (T & )r; #B:J7&@fn  
} ^#e:q  
template < typename T1, typename T2 > .z7X Ymv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wIuwq>  
  { ^sd+s ~ xx  
  return (T2 & )r2; NS6Bi3~  
} Q?n} ~(% &  
} ; -cNh5~p=  
b")&"o)G2W  
vp &jSfQ^  
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> >。 Fgxh?Wd9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h J#U;GL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~\DC )  
%yJL-6U  
return l(i, j) = r(i, j); {4ON2{8;4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C,z7f"  
U#1T HO`  
  return ( int & )i; `zRgP#  
  return ( int & )j; VkhZt7]K}B  
最后执行i = j; u*{hXR-"  
可见,参数被正确的选择了。 T^S|u8f  
_WtX8  
R+8+L|\wHv  
8dq{.B?  
PTIC2  
八. 中期总结 W&}YM b  
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: V=k!&xN~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JT&CJ&#[h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5.F.mUO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c>{X( Z=2  
]ms#*IZ  
)<9g+^  
hE-`N,i }  
4?g~GI3  
|uV1S^ !A  
九. 简化 "2+>!G RQ  
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。 UtG@0(6C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?(>7v[=iT  
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: [yL %+I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3 =@7:4 A  
  +-*/&|^等 's@v'u3  
2. 返回引用。 X_+`7yCi"x  
  =,各种复合赋值等 .\X/o!xC  
3. 返回固定类型。 &5Ea6j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cQzd0X  
4. 原样返回。 [wRk )kl`  
  operator, )NRY9\H  
5. 返回解引用的类型。 TgJx%  
  operator*(单目) %MU<S9k  
6. 返回地址。 1sYwFr5  
  operator&(单目) oiJa1X  
7. 下表访问返回类型。 5*[zIKdt2  
  operator[] b:\I*WJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4otB1{  
  operator<<和operator>> p]*$m=t0r  
r.xGvo{iY  
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。 idvEE6I@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  UB&ofO  
b.47KJzt  
template < typename Left > y&t&'l/m  
struct value_return f,d @*E  
  {  S&]+r<  
template < typename T > 4?><x[l2{  
  struct result_1 Hlp!6\gukp  
  { &E.0!BuqV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *W y0hnr;]  
} ; D(Zux8l  
_D1bR7  
template < typename T1, typename T2 > ~e{AgY)  
  struct result_2 .Di+G-#aEs  
  { RR{]^g51  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 63UAN0K%  
} ; mV@.JFXKP  
} ; "Vho`x3  
y^Oj4Y:  
8^\DQ&D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?'P8H^K6u  
xE;4#+_I  
下面我们来剥离functor中的operator() D@^ r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [X#bDO<t  
=+T{!+|6P  
return l(t) op r(t) -9}]J\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g % q7  
return op l(t) ppN96-]^0  
return op l(t1, t2) |q^e&M<  
return l(t) op rVzj LkN^  
return l(t1, t2) op P-K\)65{Y  
return l(t)[r(t)] !O@qqg(>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yrR<F5xge  
RQ y|W}d_  
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: ;dRTr *  
单目: return f(l(t), r(t)); ?=_l=dR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3*CF!Y%  
双目: return f(l(t)); ^(V!vI*  
return f(l(t1, t2)); rs~RKTv-  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,aV89"}  
.ZxSJ"Rk  
struct meta_divide D}HW7Hnu^  
  { d~g  
template < typename T1, typename T2 > [Rs5hO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j8M}*1  
  { $ Etf'.  
  return t1 / t2; E+dr\Xhv  
} DvF`KHsy  
} ;  .r[DqC  
@Q !f^  
这个工作可以让宏来做: VeA;zq  
k <A>J-|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (nbqL+  
template < typename T1, typename T2 > \ 6NZ3(   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W |G(x8  
以后可以直接用 {ogGi/8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VHM,W]  
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 :)g=AhBF  
(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。。。) Z=z'j8z3  
 ZajQ B  
N12K*P[!  
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 Nj %!N  
w)&]k#r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |D$U{5}Mv  
class unary_op : public Rettype 58mzh82+  
  { KG'4;Z5J  
    Left l; }pu2/44=W  
public : r444s8Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m qPWCFP  
7{D +\i  
template < typename T > *P$5k1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K~+y<z E  
      { -/~^S]  
      return FuncType::execute(l(t)); FGr0W|?v  
    } fH`P8?](x  
"#rlL^9v  
    template < typename T1, typename T2 > S!#7]wtbP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <& 8cq@<  
      { U/&?rY^|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $ZK4Ps -$  
    } ! D'U:)  
} ; pb{'t2kk  
yT-m9$^v  
mz+>rc  
同样还可以申明一个binary_op I=D`:u\H  
H[*.Jd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HOsq _)K  
class binary_op : public Rettype lc>nU hj.  
  { 67}y/C]<  
    Left l; 7eQ7\,^H  
Right r; F{[2|u(4  
public : "h_n/}r=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s+yBxgQ/  
A0oC*/  
template < typename T > 6}L[7~1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ro}plK(<WQ  
      { >J3N,f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "%A/bv\u  
    } VaZS_ qGe:  
6@wnF>'/\  
    template < typename T1, typename T2 > MGX,JW>L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (+@3Dr5o0}  
      { Vhz?9i6|g^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '|J-8"  
    } }f^K}*sK$5  
} ; oE"!  
 n1y#gC  
r7C  m  
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 yHCQY4/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |I^\|5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I = qd\  
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。 |; $fy-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^-4mZXAy1|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AcrbR&cvG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \&2GLBKpe  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;#EB0TK  
下面是修改过的unary_op cw/g1,p  
!g=,O6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UmiW_JB  
class unary_op ^^jF*)DT@  
  { @2CYv>  
Left l; l"IBt:  
  / w_ Sc{  
public : H^K(1  
'RQZU*8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &I:X[=;g  
5}*aP  
template < typename T > D4Uz@2_  
  struct result_1 ]o6yU#zn~e  
  { #bsRL8@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KT{ <iz_  
} ; RNRMw;cT  
E0ud<'3<  
template < typename T1, typename T2 > 6xk"bIp  
  struct result_2 9{70l539  
  { /-^gK^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W E|L{  
} ; a}M7"v9  
bk2 HAG  
template < typename T1, typename T2 > GQ2&D}zh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X[j4V<4O  
  { asQ pVP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '[qG ,^f  
} 'bY^=9&|  
;l4rg!r(S  
template < typename T > #mk#&i3"k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hB P]^~(  
  { 7R7g$  
  return OpClass::execute(lt(t)); Te$/[`<U  
} ?Sn$AS I  
;L(W'+  
} ; q{yz]H,  
*S~. KW[  
w]tv<U={  
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 Eqp?cKrji  
好啦,现在才真正完美了。 Mr2dhSQ !  
现在在picker里面就可以这么添加了: Fdm7k){A  
MukPY2[Am  
template < typename Right > Z>o;Yf[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |WXu;uf$.u  
  { @ew Qx|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y8m|f  
} C([;JO 11[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *3S,XMS{O  
(G#)[0<fX  
y"e'Gg2  
1'c!9  
{(D$ Xb  
十. bind [Gh T.  
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。 MyCX6+Ci)  
先来分析一下一段例子 "h$A.S  
Bq79Ev .-  
ptb t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K+ufcct  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y<w2_+(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yHr/i) c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i&mu=J[  
我们来写个简单的。 Z=8 25[p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VG2TiR1  
对于函数对象类的版本: E`LML?   
Fd5{pM3  
template < typename Func > +Y)rv6}m  
struct functor_trait J24UUZ9&$  
  { H&mw!=FV0  
typedef typename Func::result_type result_type; u6t.$a!5  
} ; pL-p  
对于无参数函数的版本: xzW]D0o0  
jl3RE|M\<  
template < typename Ret > ;OPzT9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ws?p2$Cla  
  { }(op;7  
typedef Ret result_type; 1@CI7j  
} ; |5e/.T$  
对于单参数函数的版本: 1k{ E7eL  
j\@s pbE@  
template < typename Ret, typename V1 > l:j9lBS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^Bm9y R  
  { f IQ$a >  
typedef Ret result_type; UbY-)9==  
} ; ^4B6IF*  
对于双参数函数的版本: =]-!  
dfc-#I p?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~}8 3\LI}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2x$\vL0  
  {  EvTdwX.H  
typedef Ret result_type; JS({au  
} ; ;Qk*h'}f  
等等。。。 q Z`@Ro  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5_G7XBvD/w  
kW6}57iV  
template < typename Func > I4qzdD  
struct func_return #mx;t3ja7  
  { RL.%o?<&?  
template < typename T > [A*vl9=  
  struct result_1 Gxm+5q  
  { |],{kUIXO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ""CJlqU  
} ; ;X|;/@@  
zr84%_^  
template < typename T1, typename T2 > KW+^9&lA  
  struct result_2 F4kU) i  
  { ?kE2 S6j5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *=^_K`y  
} ; I[tU}ojP  
} ; +vDT^|2SF  
s:I^AL5  
uZd)o AB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s![=F}ck  
'~liDz*O   
template < typename Func, typename aPicker > \ {"8(ELX  
class binder_1 kJJQcjAP:  
  { .7~Kfm@2  
Func fn; JXUO?9  
aPicker pk; hl6al:Y  
public : C:EF(/>+-  
VR*5}Qp  
template < typename T > 7dV^35 KP  
  struct result_1 asPD>jc  
  { Lm-}W "7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jD H)S{k  
} ; I`Rxijz  
)bPNL$O  
template < typename T1, typename T2 > u`E_Q8  
  struct result_2 ~g1@-)zYxK  
  { Qbt fKn95  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |])%yRAGQ  
} ; ,1^)JshZ~  
n$#^gzU4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} % fA0XRM  
HAGWA2wQ  
template < typename T > {'>X6:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )TRDM[u  
  { E%H,Hk^  
  return fn(pk(t)); g6 7*Bs  
} 'Nfg%)-N  
template < typename T1, typename T2 > }@ 1LFZx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Ud`2 OW;2  
  { tet  
  return fn(pk(t1, t2)); _IT,>#ba  
} 8b6:n1<fn  
} ; F^`sIrZvs  
RoJ&dK  
;#r tV;  
一目了然不是么? `z+:Z>>  
最后实现bind U?xl%qF`)  
G>#L  
{a% T <WW  
template < typename Func, typename aPicker > ^9cqT2:t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TN/I(pkt1B  
  { Fo~C,@/Qt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mN@0lfk;  
} !ZSC"  
c{FvMV2em  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,aawtdt/  
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。 YdC:P# Nf  
3bE^[V8/  
十一. phoenix <;v{`@\j{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x6:$lZ(  
 0A pvuf1  
for_each(v.begin(), v.end(), M{O2O(  
( 5 0~L(<  
do_ s2w .V O  
[ '|WMt g  
  cout << _1 <<   " , " $t}L|"=8X  
] /SN.M6~  
.while_( -- _1), ^z0[{1  
cout << var( " \n " ) [gQ~B1O  
) xvpS%MS  
); Oe2Tmvl  
E.6^~'/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;]<$p[m  
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 mRQ F5W6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .0\Wu+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DPy"FQYZb  
CgEeO,N]j  
9J2% 9,^  
template < typename Cond, typename Actor > C_'Ug  
class do_while {&K#~[)  
  { [Hn+r &  
Cond cd; $XT&8%|*7  
Actor act; /V&$SRdL*  
public : 3=;iC6 `  
template < typename T > W-Hw%bwN/q  
  struct result_1 VZ_ 4B *D  
  { p?Yovckm  
  typedef int result_type; &Hh%pY"  
} ; (`>4~?|+T  
oX?2fu-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FA4bv9:hi  
QdDdrR^&  
template < typename T > p1X lni%=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RJBNY;0  
  { [lyB@) 6.  
  do `[o^w(l:5@  
    { 8a-[Q  
  act(t); OmKT}D~ 4  
  } ShGR !r<  
  while (cd(t)); HESwz{eSS  
  return   0 ; }>)"!p;t_  
} o @&#*3<_e  
} ; /i^b;?/1  
)5yZSdA  
tQ=U22&7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Gi;e Drgj~  
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。 !7 *X{D v  
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。 4fpz;2%  
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。 B.&q]CA v-  
下面就是产生这个functor的类: `<\AnhNW]I  
T(3"bS.,  
q/%f2U%4:  
template < typename Actor > 6S`eN\s  
class do_while_actor 9^Wj<  
  { 5F <zW-;  
Actor act; M^g"U`  
public : %&z9^}Vd[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,ci tzh  
JrCm >0g  
template < typename Cond > Oo=} j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o?hya.;h4  
} ; D%Pq*=W  
PlBT H  
'SOp!h$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ULQ*cW&;?  
最后,是那个do_ 2} 509X(*  
s(wbsRVP8  
>@y5R^B`  
class do_while_invoker >`s2s@Mx  
  { A")B<BK  
public : jOEb1  
template < typename Actor > !:e}d+F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *,pG4kh!  
  { 0XXu_f@]9  
  return do_while_actor < Actor > (act); X$%RJ3t e  
} ZH~m%sA  
} do_; Hyq| %\A  
{!6!z,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qZA?M=NT?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ibpk\a?A{  
最后来说说怎么处理break和continue G9}[g)R*  
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。 mC J/gWDY  
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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