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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S^@S%Eg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }_/Hdmmx  
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, 7w :ef0S  
 .~A*=  
$,=6[T!z+e  
SvM6iZ]  
  class filler !%+2Yifna  
  { jd]s<C3o  
public : "xI"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aimarU  
} ; 6k{2 +P  
,_aM`%q?Fj  
{'sY|lou  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N[]Hc  
1d"Z>k:mn  
T3UMCqc=  
zLs|tJOVp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); : JzI>/  
,j;m!V  
n9w9JXp;!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `+'rib5  
x9/H/'  
kE>0M9EdH  
o./.Q9e7  
二. 战前分析 FuG4F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .;y#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }jt?|dl1  
6=4wp?  
El_wdbbT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nkxzk$  
  /* --------------------------------------------- */ Hgeg@RP Q  
vector < int *> vp( 10 ); ORGD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XZ&KR .C,  
/* --------------------------------------------- */ +d+@u)6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gTgMqvt  
/* --------------------------------------------- */ F>tQn4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Nk=JBIsKv  
  /* --------------------------------------------- */ X'.qYsS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @2pu^k^  
/* --------------------------------------------- */ e0@ 6Pd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n55Pv3}C  
3~,d+P  
h~&gIub  
UDhG :  
看了之后,我们可以思考一些问题: XBd>tdEP  
1._1, _2是什么? [b%:.bjY  
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。 B\J^=W+`  
2._1 = 1是在做什么? 9TF f8'?d  
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。 _Jwq`]Z  
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。 NaVQ9ku7VW  
F(4?tX T  
t*@2OW`!  
三. 动工 rg0m a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sw A+f   
Hsih[f  
QK0 h6CX  
vS\%3A4^+5  
template < typename T > TG}*5Z`  
class assignment 0TfS=scT  
  {  tz#gClo  
T value; 4h@Z/G!T3  
public : /9o!*K  
assignment( const T & v) : value(v) {} o7mZzzP  
template < typename T2 > X;<BzA!H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Y 3W?  
} ; +!QJTn"3  
?)bS['^1)  
|mdi]TL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <%xS{!'}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kb[P\cRa  
iA8U Yd3Q  
0sI1GhVR  
KIR'$ 6pn~  
  class holder M?=;JJ:  
  { da1]mb=4 5  
public : GN KF&M  
template < typename T > uB!kM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'n<iU st  
  { nz9DLAt  
  return assignment < T > (t); [tMZ G%h  
} f|y:vpd%  
} ; u:aW 8  
TCT57P#b  
I^oE4o  
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: YF+n b.0.  
aM7uBx\8 5  
  static holder _1; >A0k 8T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "NgoaG~!YO  
sXd8rj:o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rr#K"SP  
而不用手动写一个函数对象。 Vd=yr'?  
B||;'  
.VTy[|o   
Lm@vXgMD  
四. 问题分析 "V&+7"Q  
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。 `"qP  
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。 5,)Q w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LH:i| I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (`? y2n)~W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AfG/JWSo}  
qc#)!   
五. 问题1:一致性 1sP dz L  
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?| tzy'G"P|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `/HUV&i"S  
6U^\{<h_c  
struct holder 9;?UvOI;  
  { 54rkC/B>  
  // 97K[(KE  
  template < typename T > ljK rj  
T &   operator ()( const T & r) const a>mm+L 8y  
  { $lhC{&tBV  
  return (T & )r; 7LO%#No",  
} ?<6CFH]  
} ; *>VVt8*Et  
Hcc"b0>}{  
这样的话assignment也必须相应改动: 9b?SHzAa  
rHP%0f 9:  
template < typename Left, typename Right > kD bhu^~B  
class assignment = waA`Id  
  { c\% r38  
Left l; >Z1q j>  
Right r; ;/j= Ny{9  
public : ZNYH#mJX*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o !4!"O'E  
template < typename T2 > %T7nO%p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *Z_C4Tj  
} ; )"+(butI&  
v=('{/^~>  
同时,holder的operator=也需要改动: vSonkJ_  
^<X@s1^#  
template < typename T > n]dL?BJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hK<5KZ/4  
  { QMEcQV>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9}z0J  
} !45.puL0  
Z@Ae$ '9H  
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。 5XLs} :  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tl'n->G>v  
C{2xHd/*  
return l(rhs) = r; m!U9m  
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。 oA1a/[#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w1;hy"zPsj  
"(qw-kil  
template < typename Tp > fABe  
class constant_t ." $  
  { Py{ <bd  
  const Tp t; (MHAJ]Rx  
public : d6i6hcQE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cWajrLw  
template < typename T > GUQ{r!S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Et_V,s<|  
  { fu$R7  
  return t; sl*5Y#,|1  
} O0>A+o[1F  
} ; xAggn  
"*O4GPj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2S' {!A  
下面就可以修改holder的operator=了 n<B<93f/  
CkswJ:z)sc  
template < typename T > j1 =`|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cwV]!=RtO  
  { 5[n(7;+gw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  JMdPwI  
} r < cVp^  
3Tq\BZ  
同时也要修改assignment的operator() WMMO5_M z  
Y?534l)j  
template < typename T2 > Mc!Xf[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )#F]G$51r  
现在代码看起来就很一致了。 q64k7<C,  
FYS/##r  
六. 问题2:链式操作 upvS|KUil  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l]<L [Y,E-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 moVbw`T  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 81*M= ?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~SvC[+t+U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5Zw1y@k(  
%6--}bY^  
template < typename T > p\{-t84n  
struct result_1 H:H6b  
  { OCy0#aPRS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BnRN;bu  
} ; E\m5%bK\B  
M,}|tsL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .@Ut?G  
-YD+(c`l  
template < typename T > lO:. OZu  
struct   ref Z0De!?ALV\  
  { 2DD:~Tbi  
typedef T & reference; >%E([:$A  
} ; m0{!hF[^  
template < typename T > ) _ I,KEe  
struct   ref < T &> 5d@t7[]  
  { ()sTb>L  
typedef T & reference; JY!l!xH(6  
} ; LI)!4(WH  
, *qCf@$I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +\Q?w?DE|  
=uDgzdDyE  
template < typename T > <}6{{&mT4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jgu94.;5  
  { _lW+>xQ  
  return l(t) = r(t); wW?,;B'74  
} I]!^;))  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 d2s OYCKe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g]UBZ33y  
q2:K 4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Q !qrNa6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B^D(5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9z?oB&5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q %A?V _  
最后的布局是: )5fQ$<(Z  
                Add \Ep0J $ #o  
              /   \ #}^-C&~  
            Divide   5 6mH/ m&  
            /   \ 4x%(9_8 {-  
          _1     3 kX:tc   
似乎一切都解决了?不。 n]+W 3[i  
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。 kqG0%WtQ  
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。 .yENM[-bQ  
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: G#Ou[*O'  
t?nX=i*~]  
template < typename Right > |lH;Fq{\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j'i0*"x  
Right & rt) const qW 1V85FG  
  { G,=yc@uq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :ug4g6;#H0  
} fx8EB8A7K7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JN6-Z2  
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。 bN^O }[  
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。 ENh!N4vbO  
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。 9t@:4O  
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。 ~](fFa{  
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? OPBt$Ki  
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: ^% Q|s#w.  
B~'MBBD"  
template < class Action > *b}>cn)<v  
class picker : public Action (yo;NKq,@  
  { ydv3owN  
public : HmK*bZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %=j3jj[  
  // all the operator overloaded 0i[zup  
} ; \bCX=E-  
8 6QE /M  
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。 Kt>X3m,  
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: @&1Wy p  
9@ $,oM=  
template < typename Right > N^VD=<#T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /RLq>#:h**  
  { zm9TvoC%}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CBf7]n0H  
} +5v}q.:+  
#$vRJ#S}U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &@"]+33  
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。 ?B.~ AUN  
G)>W'yxQ  
template < typename T >   struct picker_maker "HM{b?N  
  { u!N{y,7W)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h06ku2Q  
} ; I>h<b_y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y?[snrK G  
  { nD" ~?*Lt  
typedef picker < T > result; )_zlrX  
} ; RANPi\]  
#y]3LC#)^G  
下面总的结构就有了: 4"\ yf  
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。 =j0x.f Se  
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。 ANH4IYd3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /.5;in  
至此链式操作完美实现。 k6IG+:s  
 V[pvJ(  
A CNfS9M_w  
七. 问题3 2=PBxDs;  
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。 TY;U2.Ud  
NCA {H^CL  
template < typename T1, typename T2 > @D`zKYwX1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D y6$J3 r  
  { N$?cX(|7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !Q-wdzsp?  
} M/V(5IoP (  
ZeasYSo4P  
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: t0PQ~|H<KV  
NnxM3*  
template < typename T1, typename T2 > 9Z\z96O-  
struct result_2 V'Y{v  
  { xFp<7p L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +-068k(  
} ; go)p%}s  
U6 82 Th  
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? hQJWKAf,/  
这个差事就留给了holder自己。 a! Yb1[  
    P#GD?FUc  
AZFWuPJo  
template < int Order > >e5zrgV  
class holder; Q882B1H  
template <> r -f  
class holder < 1 > d+z[\i  
  { urY`^lX~  
public : G2mNm'0  
template < typename T > F N"rZWM  
  struct result_1 X<Za9  
  { b5ie <s  
  typedef T & result; UPCQs",  
} ; zCXqBuvu1  
template < typename T1, typename T2 > [ET6(_=b  
  struct result_2 m^!Sv?hV  
  { yYAnwf  
  typedef T1 & result; }$&WC:Lg  
} ; .PVLWW  
template < typename T > eVnbRT2y&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?)A2Kw>2  
  { `]2@ _wa  
  return (T & )r; _^uc 0=  
} ui.'^F<  
template < typename T1, typename T2 > ;?9A(q_Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7#4%\f+'t  
  { G_oX5:J*  
  return (T1 & )r1; $fArk36O#  
} |uha 38~  
} ; \v`#|lT$  
^/KfH &E  
template <>  ';lfS  
class holder < 2 > |n P_<9[  
  { ./maY1>T  
public : 9EgP9up{6!  
template < typename T > {Qtq7q.  
  struct result_1 6c\DJD  
  { :zL393(  
  typedef T & result; \ZnN D1A  
} ; G j6. Iv  
template < typename T1, typename T2 > rnvQ<671W  
  struct result_2 NXgRNca  
  { }z'DWp=uN  
  typedef T2 & result; Tx+ p8J|Yr  
} ; g5R,% 6  
template < typename T > r=csi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CM 9P"-  
  { J~J@ ]5/  
  return (T & )r; N_vXYaY  
} ;/Q6 i  
template < typename T1, typename T2 > \RE c8nsLy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^pcRW44K  
  { }K8Lm-.=  
  return (T2 & )r2; ltEF:{mLe#  
} {'IFWD.5  
} ; {% F`%_{"  
npj/7nZj  
##~!M(c  
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> >。 xYT}>#[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_J>y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +Jw{qQR/*  
i| xt f  
return l(i, j) = r(i, j); P0#`anUr1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;QidDi_s>  
IxP^i{/1?  
  return ( int & )i; 9-- dRTG  
  return ( int & )j; =h\E<dw  
最后执行i = j; "]<}Hy  
可见,参数被正确的选择了。 ]31$KBC  
t{ H 1u  
STlPT5e.}  
.YiaXP  
5+FLSk  
八. 中期总结 oWD)+5. ]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7)PJ:4IqS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1 ;Ju]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G;2[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qu}N:P9l?X  
%]GV+!3S  
)OUU]MUH  
c!~T2t  
e?vj+ZlS$f  
i puo}  
九. 简化 IozNjII$:.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6H6Law!)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^f0(aYWx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 86{ZFtv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `$Kes;[X  
  +-*/&|^等 _FFv#R*4  
2. 返回引用。 -$ali[  
  =,各种复合赋值等 ! OfO:L7-  
3. 返回固定类型。 \4@a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'RQiLUF  
4. 原样返回。 Loc8eToZ  
  operator, +I.v!P!^  
5. 返回解引用的类型。 Fo LDMx(  
  operator*(单目) '8={ sMy  
6. 返回地址。 Fva]*5  
  operator&(单目) &[)D]UL  
7. 下表访问返回类型。 9F)W19i.  
  operator[] &z QWIv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l]u7.~b  
  operator<<和operator>> +Z$a1 Y@  
h {H]xe[Q  
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。 ?Hk.|5A}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U TS{H  
wKLN:aRF2  
template < typename Left > .> ,Z k S  
struct value_return XJ\_ V[WA  
  {  2+Vp'5>&  
template < typename T > Q6|@N~UeZ  
  struct result_1 ,L~snR'w  
  { >E~~7Yal  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g6`.qyVfz'  
} ; bx]1 4}6  
)=Y-f?o!  
template < typename T1, typename T2 > _[0I^o  
  struct result_2 c*jr5 Y  
  { v'$ykZ!Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uAQg"j  
} ; 3m~U(yho  
} ; (Y>U6  
) _ #T c  
|/t K-c6J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %WmZ ]@M  
%27G2^1  
下面我们来剥离functor中的operator() qWkx:-g]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LsnXS9_  
>7W"giWP  
return l(t) op r(t) 2t.fD@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TiTYs  
return op l(t) 5%#i79z&B  
return op l(t1, t2) -/1d&  
return l(t) op l2r>|CGQ[  
return l(t1, t2) op vevx|<9,  
return l(t)[r(t)] ?SB5b,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] np= J:v4  
%"{?[!C ?  
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: VJGwd`qo*A  
单目: return f(l(t), r(t)); mxZ4 HD{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }el,^~  
双目: return f(l(t)); &4[<F"W>47  
return f(l(t1, t2)); `c>A >c|  
下面就是f的实现,以operator/为例 Aw5K3@Ltz  
QZz&1n  
struct meta_divide nWd:>Ur  
  { "NlRSc#  
template < typename T1, typename T2 > $F<%Jl7_Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qP@L(_=g  
  { ~y`Pwj  
  return t1 / t2; %jpH:-8'2  
} %OTQRe:  
} ; BR%{bY^ 5p  
0VG^GKmx  
这个工作可以让宏来做: *:k~g].Iz  
zCyR<as7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vxF:vI# @  
template < typename T1, typename T2 > \ kK08W3@&t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T$f:[ye]Z  
以后可以直接用 zv&ePq\#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m<~>&mWr  
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 9$8X> T^   
(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。。。) $]xE$dzJ  
"Fo  
rE9Ta8j6  
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 .Ydr[  
wrhBH;3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &`-_)~5]  
class unary_op : public Rettype #vnefIcBf  
  { <d3PDO@w/  
    Left l; 4,o %e,z  
public : `e4o1 *  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZE{aS4c  
JvT %R`i  
template < typename T > N;e}dwh&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /vMQF+  
      { jo]m1 2ps  
      return FuncType::execute(l(t)); )j$b9ZBk  
    } p|xs|O6{  
wV7@D[8  
    template < typename T1, typename T2 > ': 5Trx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xn0s`I[  
      { MYKs??]Y1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "h^A]t;qe  
    } ,ZsYXW  
} ; 7g {g}  
Cij$GYkv  
MHC.k=  
同样还可以申明一个binary_op |k/`WC6As.  
}x{rTEq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]t8{)r  
class binary_op : public Rettype JI28O8  
  { $1:}(nO,  
    Left l; "FD<^  
Right r; _Ac/ir[,:  
public : WK/b=p|#o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7*R{u*/e  
DKe6?PG  
template < typename T > aUsul'e;M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7O;BS}Lv=  
      { 3'|Uqf8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]?v?Qfh2  
    } ;P 0,60  
yaCd4KP  
    template < typename T1, typename T2 > l"2^S6vU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EOMuqP)  
      { O7Y P_<,#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PT 0Qzg  
    } F5 :2TEA  
} ; T)$ 6H}[c  
Z1XUYe62  
R!:eYoQ  
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 ^T uP=q5?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  hg<"Yg=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xkk@ {}J\  
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。 <DA{\'jJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w !=_  
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。。。 [u!p-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0R2S@4%Y  
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) bn^mL~  
下面是修改过的unary_op -N /8Ho  
}.fZy&_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "t3uW6&  
class unary_op tal>b]B;  
  { 4eDmLC"Y *  
Left l; 0xvMR&.H  
  Cy`<^_i  
public : llTQ\7zP  
%8rr*l5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -52 @%uB  
TsFV ;Sl3  
template < typename T > kx;xO>dC  
  struct result_1 L@d]RMNv  
  {  :V5!C$QV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wI1M0@}PV  
} ; &sr:\Qn X/  
PU]7c2.y  
template < typename T1, typename T2 > 5p#o1I  
  struct result_2 iZDb.9@&t  
  { !>a&`j2:W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  8o%<.]   
} ; df21t^0/  
~:ub  
template < typename T1, typename T2 > U#UVenp@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kd AR)EU>  
  { pUCEYR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^^t]vojX  
} 82^ z -t{  
EA%#/n  
template < typename T > 'AAF/9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EDP I*@>  
  { x0AqhT5}  
  return OpClass::execute(lt(t)); O|^6UH  
} 4X(1   
'aSZ!R  
} ; _^ CQ*+F  
z$8e6*  
ZPxOds1m  
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 1A)wbH)  
好啦,现在才真正完美了。 kcma/d  
现在在picker里面就可以这么添加了: WL]Wu.k  
)M|O;~q  
template < typename Right > $z`cMQ r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fed[^wW  
  { `0n 7Cyed  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]6i_d  
} Wj  
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。 ^)%wq@Hi  
a-UD_|!  
(Ay4B*|!  
g O\f:Pg  
qI4R`P"  
十. bind }{w_>!ee  
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。 +i q+  
先来分析一下一段例子 $J;=Ux)$  
W:;`  
2\iD;Z#gM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v0H>iKh7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^c[CyZ:a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =w;xaxjL  
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。 Rm[rQ }:  
我们来写个简单的。 i+T0}M<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kHo;9j-U  
对于函数对象类的版本: [w#x5Xsn  
dTU.XgX)1^  
template < typename Func > k{u%p<  
struct functor_trait 8' g*}[  
  { ?[L0LL?ce  
typedef typename Func::result_type result_type; Jb)eC?6O  
} ; @]VvqCk  
对于无参数函数的版本: y!{/'{?P  
#Ko+_Hm?4  
template < typename Ret > ui#1+p3G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5>z:[OdY*  
  { lG[ )8!:+  
typedef Ret result_type; sP8-gkkor  
} ; "#eNFCo7k  
对于单参数函数的版本: W0uM?J\O  
f'zFg["aZS  
template < typename Ret, typename V1 > _ /2 8Cw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {]/Jk07  
  { 2dV\=vd  
typedef Ret result_type; xz Gsfd  
} ; "=Fn.r4I  
对于双参数函数的版本: U~zN*2-  
[0,q7d?"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t2-zJJf8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Lh9>8@ jf  
  { IG3K Pmu  
typedef Ret result_type; q NQ3(1xW  
} ; iHG:W wM&  
等等。。。 2zrWR%B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nLN6@  
qwq+?fj={  
template < typename Func > smLD m  
struct func_return }RP9%n^  
  { n-| i  
template < typename T > 8Q)mmkI\=  
  struct result_1 da86Jj=k  
  { $nd-[xV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {]_{BcK+  
} ; cI4qgV  
Z=/L6Zb  
template < typename T1, typename T2 > |~" A:gf  
  struct result_2 .1?i'8TF  
  { MFdFZkpiV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jv{"R!e"P  
} ; Bc"}nSjH  
} ; <T2~xn  
R7;rBEt8  
,;ruH^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BO\`m%8md  
OaCj3d>  
template < typename Func, typename aPicker > DSG +TA"  
class binder_1 O |I:[S},  
  { m&jt[   
Func fn; q ]R @:a/  
aPicker pk; (LvOsr~  
public : *p5T  
h'q0eqYeu)  
template < typename T > _R<V8g1f  
  struct result_1 uc(yos  
  { \S@=zII_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z$=$oJzB  
} ; ujp,D#xHP  
eq 1 4  
template < typename T1, typename T2 > t:j07 ,1~  
  struct result_2 6%hEs6-R  
  { [,?A$Z*Z|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f+88R=-u6S  
} ; K}*p(1$u  
T+`GOFx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O}iKPY8K  
{aa,#B] i  
template < typename T > JP% ;rAoJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n7!Lwq2  
  { .+~kJ0~Y  
  return fn(pk(t)); snzH}$Ls  
} WF.$gBH"  
template < typename T1, typename T2 > 8_,wOkk_B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const exMPw ;8  
  { y42T.oK8c  
  return fn(pk(t1, t2)); o6yZ@R  
} O09g b[  
} ; a ZCZ/  
5N</Z6f'o  
2i'-lM=  
一目了然不是么? btz3f9  
最后实现bind +O:pZz  
+#"Ic:  
l{SPV8[i  
template < typename Func, typename aPicker > dE!=a|Pl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k)t8J\  
  { -+2xdLa63  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2X |jq4  
} .B-,GD}  
;? QAPTz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $,v+i -  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z42Suy  
r\- k/0  
十一. phoenix [B;Ek \5W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M#<fh:>  
ZaV66Y>  
for_each(v.begin(), v.end(), !_z>w6uR  
( n{NgtH\V  
do_ @{GxQzo  
[ 'Bn_'w~j{  
  cout << _1 <<   " , " 6D]G*gwk[  
] t-m,~IoW  
.while_( -- _1), &zDFf9w2{  
cout << var( " \n " ) }(I DPaJ  
) Jy NY *  
); &IY_z0=  
' "p*FN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |Dpfh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor p%tg->#L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 90k|u'ikOp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FQRcZpv;  
nk.E q[08  
f3B8,>  
template < typename Cond, typename Actor > 4T\/wyq0  
class do_while wD Y7B  
  { T}x%=4<E  
Cond cd; k"-#ox!  
Actor act; eC:Q)%$%l  
public : iz5wUyeg  
template < typename T > xJ5!` #=  
  struct result_1 k(Xv&Zn  
  { _jKVA6_E  
  typedef int result_type; JU+'UK630  
} ; KftM4SFbK  
7}85o J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ai9,4  
3`8xh 9O  
template < typename T > $ !=:ES  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [<$d@}O  
  { 8uW:_t]q  
  do PX/0  jv  
    { ?2>v5p  
  act(t); .Sw'Bo!Ee  
  } T<GD!j(  
  while (cd(t)); 7OHw/-j\  
  return   0 ; nOzT Hg8  
} |H@p^.;  
} ; glIIJ5d|,  
IcA~f@  
eZ$1|Sj]j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {-qTU6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 eR;0pWVl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?MB nnyo6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 sUMn (@r  
下面就是产生这个functor的类: ^C T}i'  
8nR,GW\  
P$(}}@  
template < typename Actor > {Oszq(A  
class do_while_actor >:|q J$J.  
  { be@uHikp;v  
Actor act; 2a-hf|b1  
public : Rj= Om  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )S?}huX  
H.K`#W&  
template < typename Cond > w+P^c|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3f8Z ?[Bb@  
} ; d69VgLg  
L@GD$F=<0  
^2@~AD`&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。 (Ad! hyE(  
最后,是那个do_ o|C{ s   
;wB  3H  
T0jJp7O  
class do_while_invoker ~cwwB{  
  { G"w Q(6J@  
public : O,#[m:Ejb  
template < typename Actor > !%9I%Ak^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DJUtuex  
  { \(L^ /]}G)  
  return do_while_actor < Actor > (act); LXl! !i%  
} PCjY,O  
} do_; n3,wwymQ  
gu&oCT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ij5YV3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KR0 x[#.*  
最后来说说怎么处理break和continue px@\b]/  
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。 H:6$) #  
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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