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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $!v:@vNMs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~-2Gx HO`  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, bw8[L;~%_  
#5X535'ze  
gGE&}EoLU  
f)19sjAJk  
  class filler k9m9IE"9=$  
  { {$QkerW3  
public : vf;&0j&`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^`?M~e2FZ8  
} ; G$A=Tu~  
h,zM*zA_  
qV5l v-p  
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: vHXCT?FuG  
m[DCA\M o@  
$*+IsP!  
X'J!.Jj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :5[1Iepdn  
g[Q+DT  
"'74GY8,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ; <l#k7/  
xi[\2g+  
/m|U2rrqb  
nArG I}@  
二. 战前分析  7 T  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 D{rM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #QNa| f#=  
"1Y'VpKm(~  
k}] M`ad  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T^icoX=c4  
  /* --------------------------------------------- */ fS$;~@p  
vector < int *> vp( 10 ); ]j0/.pG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NwyNl  
/* --------------------------------------------- */ JbAmud,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CE@[Z  
/* --------------------------------------------- */ .: k6Kg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DY\~O  
  /* --------------------------------------------- */ cH6++r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y@Ur}  
/* --------------------------------------------- */ )4TP{tp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A(*c |Aj9  
s:3b.*t<  
SuXeUiK.[  
"hk {"0E  
看了之后,我们可以思考一些问题: IGOEqUw*  
1._1, _2是什么? sYbmL`{  
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。 ,KCxNdg^#-  
2._1 = 1是在做什么? dNf:I,<DCf  
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。 hHZ'*,9 y  
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。 }T-'""*  
~dk97Z8  
]h,iyWSs  
三. 动工 adPd}rt;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ( k,?)  
{ [3xi`0-  
hd]ts.  
THARr#1b};  
template < typename T > mV^~  
class assignment g^^pPV K_  
  { A"z9t#dv@  
T value; 4xH/a1&p=  
public : LmytO$?2(  
assignment( const T & v) : value(v) {} s94 *uZ(C/  
template < typename T2 > `?O0)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]6F\a= J  
} ; 9w~SzpJ%  
zez|l  
e^'|<0J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3I(;c ,S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C T\@>!'f  
lF_"{dS_6(  
YN+vk}8 <  
|B^Mj57DO  
  class holder r?IBmatK/  
  { Y%eq2%  
public : !JyY&D~`  
template < typename T > 8NiR3*1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N/ f7"~+`  
  { *\(z"B  
  return assignment < T > (t); !?v_.  
} Nke!!A}\|  
} ; tU5uL.( O  
UoPY:(?;i  
wYg!H>5  
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: &!OEd ]  
DY9]$h*y  
  static holder _1; tc<uS%XT4^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GB35ouE  
B\v+C!/f |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 15,JD  
而不用手动写一个函数对象。 nYFrp)DLK  
YZj*F-}  
:n QlS  
h%krA<G9  
四. 问题分析 %IX)+ Lp`  
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。 Jjm#ofv  
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。 Vv45w#w;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l6y}>]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C+ll A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sVK?sBs]  
qD4]7"9  
五. 问题1:一致性 =9X1+x  
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?| 2S{P(B   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NS~;{d \  
)63 $,y-;$  
struct holder 3o%vV*  
  { P"8Ix  
  // jYFJk&c  
  template < typename T > E4L?4>V@\  
T &   operator ()( const T & r) const l6ym <V(1p  
  { {aUnOyX_  
  return (T & )r; eF,F<IJT{  
} ~w+I2oS$  
} ; Q$c6l[(g  
-2M~KlYl  
这样的话assignment也必须相应改动: ( Jk& U8y  
n^Ca?|} ,  
template < typename Left, typename Right > @ph!3<(In,  
class assignment ~v+kO~  
  { }OpUG  
Left l; STp9Gh-  
Right r; -B *W^-;*  
public : H#~gx_^U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "lI-/ G  
template < typename T2 > 5To@d|{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m2c'r3UEu  
} ; JWix Y/  
s-$ Wc) l  
同时,holder的operator=也需要改动: "' JnFM  
j uA@"SG  
template < typename T > c ZYy+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w+g29  
  { X 0G,tl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q":_\inF  
} R2,9%!iiX  
C!j3@EZ$  
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。 x]{P.7IO'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D&G6^ME  
{821e&r  
return l(rhs) = r; [';o -c"!  
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。 T$5wH )<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r#sg5aS7O|  
/Y #8.sr  
template < typename Tp > FDMQ Lxf  
class constant_t l<v{8:,e#  
  { x?Abk  
  const Tp t; AYAU  
public : _:r8UVAT.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I-]G{  
template < typename T > ZISIW!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _3`G ZeGV  
  { cNWmaCLN$  
  return t; 9@*pC@I)  
} gP% <<yl  
} ; C'JI%HnQ  
<Wn~s=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {7:1F)Pj  
下面就可以修改holder的operator=了 '12m4quO  
+(+lbCW/  
template < typename T > Z",0 $Gxu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xWxHi6U(  
  { K *@?BE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3f`Uoh+  
} vMzL+D2)  
L4po1  
同时也要修改assignment的operator() ([8*Py|  
dn h qg3Y  
template < typename T2 > 7ys' [G|}r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IVxJN(N^  
现在代码看起来就很一致了。 XRPJPwes]  
 ,$6si  
六. 问题2:链式操作 &* VhtT?=5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ozOc6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J_)F/S!T  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Id?-Og2i V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \n}%RD-Ce  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [r2V+b.C  
c44s @ E  
template < typename T > g0 Q,]\~  
struct result_1 =ls+vH40&  
  { K"l~bFCZ8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tar/no  
} ; ?8753{wk  
nKE^km  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E?]$Y[KJKs  
Ea4zC|;  
template < typename T > H ezbCwsx&  
struct   ref DlzL(p@r  
  { remc_}`w  
typedef T & reference; >FeCa h Fn  
} ; @Mya|zb  
template < typename T > 5B%KiE&p  
struct   ref < T &> 'z9 1aNG]  
  { _E9[4%f  
typedef T & reference; ,L%]}8EL"  
} ; c6jVx_tt.  
+184|nJ<2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &t UX(  
blomB2vQ  
template < typename T > jct=Nee|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eJf]"-  
  { wtbN @g0  
  return l(t) = r(t); 7Ws88Qs)  
} 9<&*iIrM  
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。 #+<YFm\i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,OrrGwp&  
-V2f.QE%  
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@7HC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _*z ^PkH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3Z~_6P^ +N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~|<'@B!6  
最后的布局是: SDbkPx  
                Add SP<(24zdd  
              /   \ Ca5LLG  
            Divide   5 j0LZ )V  
            /   \ k"=*'  
          _1     3 JS03B Itt  
似乎一切都解决了?不。 p/eaO{6 6  
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。 #t2N=3dOj  
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。 g3Q;]8Y&  
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: ld"rL6  
 +mft  
template < typename Right > nWc@ufY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0`V=x+*,  
Right & rt) const p5"pQe S  
  { xxg/vaQt=s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2xUgM}e  
} b{&'r~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \FX"A#  
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。 z&c}  
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。 q77qdm q7  
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。 ]H{* Z3S  
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。 ]Ar,HaX-  
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? { 2Ew^Li  
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: d"E3ypPK  
-awG1 4%  
template < class Action > CY.92I@S  
class picker : public Action B1Pi+-t  
  { ~K5A$ s2  
public : KT 6 ppo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R-<8j`[0  
  // all the operator overloaded wKpb%3  
} ; rtbV*@Z  
G=gU|& (  
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。 l1`r%9gr  
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: h {zb)'R  
@vib54G  
template < typename Right > r| ]YS6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x![.C,O  
  { z`$c4p6G6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %CnNu  
} &tf(vU;,'  
dIh+h|:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;/pI@C k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KXl!VD,#`=  
X@:Y./  
template < typename T >   struct picker_maker 5D<ZtsXE  
  { =-r); d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f9},d1k  
} ; JKrS;J^97v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &%@O V:C  
  { Nmt~1.J  
typedef picker < T > result; b$Dh|-8  
} ; 9;\mq'v%  
QS\wtTXj  
下面总的结构就有了: FIVC~LDd  
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。 +?Cy8Ev?  
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。 );q~TZ[Do  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uifVSf*  
至此链式操作完美实现。 >mR8@kob<  
zA.0Sm  
j!%^6Io4  
七. 问题3 h9}*_qc&kV  
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。 9 6#]P  
fn5-Tnsq*  
template < typename T1, typename T2 > rMZuiRz*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SA=>9L,2  
  { YOrq)_ l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Kdp($L9r  
} NW 2`)e'  
GPL%8 YY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c>>.>^5  
r;[=y<Yf  
template < typename T1, typename T2 > NsM`kZM4H  
struct result_2 ez*QP|F*9  
  { B {:a,V7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %-.;sO=g  
} ; yzzJKucVU:  
hKWWN`;b !  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c>^(=52Q  
这个差事就留给了holder自己。 :|niFK4  
    fHH  
Bi :!"Nw[X  
template < int Order > bGgpPV  
class holder; kC 6*An_f  
template <> l$EN7^%w  
class holder < 1 > cY_ke  
  { "2sk1  
public : |C<#M<  
template < typename T > .1{{E8Fj  
  struct result_1 b"N!#&O]  
  { A0k?$ko  
  typedef T & result; 7>F{.\Z  
} ; 8j3Y&m4^  
template < typename T1, typename T2 > xLOQu.  
  struct result_2 KAFR.h:p9  
  { wT::b V{  
  typedef T1 & result; zp1ym}9M  
} ; }shxEsq  
template < typename T > LjG^c>[:m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5Q"w{ n  
  { RLnL9)`W  
  return (T & )r; g;8 wP5i  
} sAL ]N][Y  
template < typename T1, typename T2 > % |D)%|Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +W*~=*h|  
  { !#O [RS  
  return (T1 & )r1; G,|!&=Pe|E  
} o5F:U4sG  
} ; &EQhk9j  
vb6EO[e% I  
template <> qVE0[ve  
class holder < 2 > '!Hs"{~{  
  { *<($.c  
public : d"#Zp&#  
template < typename T > 71c[ `h*0{  
  struct result_1 tZ9i/=S  
  { U-u?oU-.'  
  typedef T & result; +)jll#}?  
} ; K ?!qNK  
template < typename T1, typename T2 > =W.}&  
  struct result_2 k*hl"oL"X  
  { .w.:o2L  
  typedef T2 & result; V ;XKvH  
} ; 0d9z8y  
template < typename T > x 6`!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pj-INc96  
  { ilL0=[2  
  return (T & )r; kk3^m1  
} 'RK"/ZhqE  
template < typename T1, typename T2 > tUJRNEg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b]+F/@h~]  
  { mUh]`/MK$  
  return (T2 & )r2; eyJ07  
} Yv;s3>r  
} ; YZBh}l6t  
=#b@7Yw:  
~.m<`~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> >。 ;hX(/T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I9*cEZ!l=e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RwWg:4   
3yZmW$E.  
return l(i, j) = r(i, j); A IP~A]T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z*eBjHbF  
>M,oyM" s  
  return ( int & )i; /fr>Fd  
  return ( int & )j; bV_nYpo  
最后执行i = j; \2i7\U  
可见,参数被正确的选择了。 jhNFaBrS  
afEa@et'  
$7S"4rou  
6Xlzdt  
bmfM_oz  
八. 中期总结  }vd*eexA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ):D"L C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a:h<M^n049  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j9+$hu#a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u/zBz*zh  
?{{w[U6NE  
6[> lzEZ  
:HkBP90o  
^OR0Vp>L  
 P#,u9EIJ  
九. 简化 >H2`4]4]  
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。 7F^d-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \hB BG8=&  
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: l4Xz r:]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'rD6MY  
  +-*/&|^等 6OES'3Cy  
2. 返回引用。 *Z5^WHwg  
  =,各种复合赋值等 XpIiJry!6  
3. 返回固定类型。 /:&!o2&1H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kI\m0];KnQ  
4. 原样返回。 7|P kc(O  
  operator, S&op|Z)1  
5. 返回解引用的类型。 ]n22+]D  
  operator*(单目) mP(3[a_Q  
6. 返回地址。 'Ts:.  
  operator&(单目) uy'ghF  
7. 下表访问返回类型。 \{,TpK.  
  operator[] :$5A3i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iTVe8eI  
  operator<<和operator>> OW:*qY c;:  
c8qr-x1HG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V|7YRa@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !Brtao"m  
W L$^B@gXQ  
template < typename Left > P:qmg"i@3  
struct value_return mCtS_"W  
  { ::L2zVq5V  
template < typename T > E-MPFL  
  struct result_1 i%glQT  
  { !,WGd|oJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 97}]@xN=  
} ; )M*w\'M  
adON&<  
template < typename T1, typename T2 > <_tmkLeZf  
  struct result_2 |Lq8cA)|y  
  { $ |4C]Me (  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q!c(~UVw  
} ; @u3`lhUcT  
} ; +Qs]8*^?;  
,!ZuH?Z  
Ycm)PU["  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4 23zX6  
#u<Qc T@  
下面我们来剥离functor中的operator() -DDA b(2*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K,f:X g!:  
_Fb}zPU!  
return l(t) op r(t) ><%585  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +bjy#=  
return op l(t) $o6/dEKQ  
return op l(t1, t2) yIw}n67  
return l(t) op B.<SC  
return l(t1, t2) op ] !UYl  
return l(t)[r(t)] TyxIlI4"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KuNLu31%  
)cf i@-J+#  
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: <sdgL+&1h  
单目: return f(l(t), r(t)); WlL(NrVA@@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jA? #!lx_  
双目: return f(l(t)); ?0b-fL^^+l  
return f(l(t1, t2)); mDD.D3RS  
下面就是f的实现,以operator/为例 6*8Wtq  
)W@u g,y  
struct meta_divide Z['.RF'`  
  { ,OZ  
template < typename T1, typename T2 > U}v`~' K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4Z)4WGp!  
  { ycGY5t@K@  
  return t1 / t2; {f*Y}/@  
} &\zYbGU  
} ; 3 qYGEhxv  
I?KN7(9u?  
这个工作可以让宏来做: VA/2$5Wu  
9O[IR)O~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \u=d`}E  
template < typename T1, typename T2 > \ ~f QrH%@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NW|B|kc  
以后可以直接用 :cpj{v;s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j:9M${~  
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 j*=!M# D  
(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。。。) y@LImiRG  
egmUUuO  
QE<Z@/V*a  
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 0J R/V68$  
B5\l&4X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/$ gnn  
class unary_op : public Rettype z*3b2nV  
  { 9#E *o~1  
    Left l; ET*A0rt  
public : vrn4yHoZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YOxgpQ:i  
/4{WT?j  
template < typename T > AXw qN:P}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vE]ge  
      { Za.}bR6?Y  
      return FuncType::execute(l(t)); j }~?&yB  
    } &9jJ\+:7  
~tUZQ5"  
    template < typename T1, typename T2 > ~z^l~Vyg?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N=mvr&arP  
      { L3]J8oEmU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'afW'w@  
    } N2h5@*1Y  
} ; =lNW1J\SW  
Ff<cY%t  
%p7 ?\>  
同样还可以申明一个binary_op K^{j$  
q NGR6i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l|g*E.:4  
class binary_op : public Rettype 0jp].''RK\  
  { ]36SF5<0r  
    Left l; vbJ<|#|r-  
Right r; Rsx6vF8]5  
public : 8~y!X0Ov!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cMK|t;" 3  
=B&|\2`{)  
template < typename T > e]<Syrk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o HK   
      { \mF-L,yu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t/i*.>7  
    } M]8>5Zx.  
S iNgV\('U  
    template < typename T1, typename T2 > m?-)SA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <h(AJX7wsD  
      { Vy& X1lG:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {[uhIJD3g6  
    } h!B{7J  
} ; \:'GAByy  
P, x" ![6  
4lo7yx  
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 5|0}bv O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O!PGZuF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q~>!_q]FE  
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。 U& GPede  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [w](x  
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。。。 Iq|h1ie m+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ->#wDL!6  
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) o. $ 48h(  
下面是修改过的unary_op /@"mQx~[q  
mI2Gs) SO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `&I6=,YLp  
class unary_op gvVy0nJI~  
  { D[W ` q#W  
Left l; 9#H0|zL  
  l|842N@1  
public : ~vP_c(8f  
%2RXrH2&H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6cg,L:j#  
aT/2rMKPF  
template < typename T > l[ko)%7V  
  struct result_1 B^19![v3T  
  { @3eMvbI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "P.sK huo  
} ; t<`wK8)  
QVn2`hr  
template < typename T1, typename T2 > 4FneP i~i  
  struct result_2 `B?+1Gv  
  { EQnU:a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DmoY],9I+p  
} ; 4Zjd g`  
r:xg#&"*  
template < typename T1, typename T2 > %AV3eqghCg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SdufI_'B  
  { C&q}&=3r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0$XrtnM  
} 7d{xXJ-  
q.:a4w J  
template < typename T > b5p;)#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9U9ghWH8  
  { ^=I[uX-3ue  
  return OpClass::execute(lt(t)); WbFCj0  
} `,  |l  
GNG.N)q#C  
} ; @8YuMD;  
,0L< wa  
aF=;v*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oW7;t  
好啦,现在才真正完美了。 4pDZ +}p  
现在在picker里面就可以这么添加了: acpc[ ^'  
Mc  
template < typename Right > RplcM%YJn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const { F0"U=  
  { Yk4ah$}%-^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8BIPEY -I?  
} oxCfSA  
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。 a(U/70j  
=c[mch%E  
@S012} xH  
?$7$# DX  
L'BzefU;04  
十. bind IetV]Ff6  
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。 D@mqfi(x  
先来分析一下一段例子 v^IMN3^W  
Z}O0DfT;  
{XS2<!D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3'Z+PPd!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P[cGCmM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lj3q?>D*^6  
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。 B415{  
我们来写个简单的。 iu,Bmf^oD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y0OVzp9 b  
对于函数对象类的版本: XG6UV('  
4gm(gY>[  
template < typename Func > l\-(li H  
struct functor_trait Z$@XMq!  
  { @}N;C ..Y$  
typedef typename Func::result_type result_type; "2/VDB4!FG  
} ; UUql"$q  
对于无参数函数的版本: Y)4D$9:  
YI?y_S  
template < typename Ret > Q ?W6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z[, `  
  { cXokq  
typedef Ret result_type; 80M4~'3  
} ; :!EOg4%i  
对于单参数函数的版本: whg?X&j\V  
hE/y"SP3  
template < typename Ret, typename V1 > h:+>=~\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7,"1%^tU  
  { <BN)>NqM  
typedef Ret result_type; PFIL)D |G  
} ; }F R yG%  
对于双参数函数的版本: FCmS3KIa,  
=l3* { ?G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oM-@B'TK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hpym!G  
  { ,G,T&W  
typedef Ret result_type; C31SXQ  
} ; uEuK1f`  
等等。。。 IV:Knh+ ?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A|@d4+  
#PmF@ CHR  
template < typename Func > vexQP}N0  
struct func_return D058=}^HE  
  { *$_<| g)9  
template < typename T > L+QEFQ:r5  
  struct result_1 @*l}2W  
  { n/UyMO3=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bLoYg^T/  
} ; 1}!f.cWV(  
=N n0)l  
template < typename T1, typename T2 > >UuLSF}  
  struct result_2 Ph.$]yQCc]  
  { ou-5iH?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /gHRJ$2|Sx  
} ; gy<pN?Mw  
} ; !H,R$3~  
)mZ`j.  
'F[QE9]*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  c:~o e  
$- #M~eZv  
template < typename Func, typename aPicker > +2W#= G  
class binder_1 4k$BqM1  
  { 8N8B${X  
Func fn; JT<Ia  
aPicker pk; S3j/(BG  
public : !Nl"y'B|  
1rEhL  
template < typename T > F+Lq  
  struct result_1 ~&4,w9b)j  
  { I[<C)IG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S` X;2\:  
} ; n2Ycq&O  
o &LNtl;  
template < typename T1, typename T2 > UmQ 9_H7  
  struct result_2 =UNzjmP503  
  { l= !KZaH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {u46m  
} ; `t ZvIy*  
%qfEFhRC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6eK18*j%H  
D 7H$!(F>  
template < typename T > b\VY)=U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `<Zp!Hl(j  
  { 0xC{Lf&  
  return fn(pk(t)); ,n ~H]66 n  
} 0$/wH#f  
template < typename T1, typename T2 > 01#a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~++y4NB8Q  
  { eSywWSdf0  
  return fn(pk(t1, t2)); 9)T;.O  
} S1;#5 8  
} ; nY}Ep\g  
%,-vmqr  
~N_\V  
一目了然不是么? vQ26U(7\>  
最后实现bind FrB}2  
.v0.wG  
m[Px|A5{  
template < typename Func, typename aPicker > t#}/VnSQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +!dIEt).U  
  { US0)^TKrj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [|xHXcW  
} KDwjck"5;  
{Qg"1+hhM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a` 95eL}  
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。 6#KRI%adw`  
2|kx:^D p  
十一. phoenix I%b, H`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4=>/x90y  
G;qC& 7T  
for_each(v.begin(), v.end(), d1D{wZ3g  
( VLA9&.*@  
do_ s==gjA e:  
[ %#yCp2  
  cout << _1 <<   " , " D#1'#di*t  
] 0^5SL/2  
.while_( -- _1), "<t/*$42  
cout << var( " \n " ) ShxB!/s  
) P+wV.pF|  
); J,_I$* _0  
qeb:n$  
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: O (<Wn-  
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 A+69_?B TH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r,A750P^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O+@"l$;N  
c&e?_@} |  
w t? 8-_  
template < typename Cond, typename Actor > q<>LK  
class do_while DAj@wn3K?  
  { PBTGN;y  
Cond cd; k 9R_27F  
Actor act; '{@hBB+ D  
public : |)} F}~&  
template < typename T > !O-q13\Y  
  struct result_1 xYtY}?!"  
  { zT6ng#  
  typedef int result_type; C=t:0.:PJ  
} ; 3x#=@i  
{l-,Jbfi`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gz;().{  
eOt T*  
template < typename T > lNs 'jaD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A=o p R  
  { 1uG?R  
  do 36s[hg  
    { 2^Tj7@  
  act(t); ?"$W=*P\o  
  } ~Us1F=i_Q  
  while (cd(t)); =#[_8)q  
  return   0 ; L%ND?'@  
} i,NN"  
} ; i DO`N!  
6]Q ~c"+5  
"!i7U2M'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q*+@"tk<  
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。 8c\mm 0n  
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。 S U~vS   
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。 #IDDKUE  
下面就是产生这个functor的类: j01.`G7Q  
: FF:{&d  
DKqFe5rw  
template < typename Actor > Y.sf^}  
class do_while_actor *YZ' Uy?  
  { u|<Z};a  
Actor act; ICo_O] Ke  
public : c5>&~^~>Tx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ])!|b2:s3  
B< P H7  
template < typename Cond > 1wmS?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,G S8Gu  
} ; Mc oHV]x  
l]Jk  }.  
8X][TJG$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TKvUBy  
最后,是那个do_ lSC3m=4g  
)5_GJm&R9  
&NZN_%  
class do_while_invoker JXUnhjB,B  
  { 8s-RNA>7^  
public : ;Jr6  
template < typename Actor > d{0b*l%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Za}*6N=?*  
  { "Y }f"X|  
  return do_while_actor < Actor > (act); X ~%I(?OX  
} ^*"&e\+p  
} do_; Y}7'OM  
E^zgYkZO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }>b4s!k,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xY(+[T!OF  
最后来说说怎么处理break和continue q<o*rcwf ^  
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。 B]ul~FX  
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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