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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @&WHX#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DyGls8<\!  
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, Uza '%R  
:Z6j5V;s  
TSsZzsdr2  
%KT}Map  
  class filler @CL#B98jl  
  { 1H/I-  
public : {o)pwM"@(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^9q#,6  
} ; C=r2fc~w  
Em@:Qm EN  
rHX^bcYK  
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_Y8)KxG:L  
:Q3pP"H,}  
H%>4z3n   
u%)gnj_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3+>n!8x ;A  
G,|!&=Pe|E  
o1$u;}^|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4<F z![>  
%(lO>4>|  
4.jRTL5-oj  
/]xa}{^B  
二. 战前分析 )XK\[tL  
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。 $P0q!  
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 '!Hs"{~{  
NEri{qxm  
Nq6'7'x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x2#JD|0  
  /* --------------------------------------------- */ p#ar`-vQ  
vector < int *> vp( 10 ); "}fweCBgo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7 D#y  
/* --------------------------------------------- */ iT4*~(p 3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v CaN[  
/* --------------------------------------------- */ UGhEaKH~R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [c 8=b,EI  
  /* --------------------------------------------- */ H,X|-B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +ZOiL[rS  
/* --------------------------------------------- */ uD&B{c+a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =W.}&  
;J5z  
x^ f)I|t  
#lP8/-s^  
看了之后,我们可以思考一些问题: GYaP"3Lu  
1._1, _2是什么? V ;XKvH  
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。 nG!<wlY14P  
2._1 = 1是在做什么? U@mznf* J  
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。 RQx8Du<  
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。 l:!L+t*}6  
&oS$<  
_]>1(8_N  
三. 动工 FI$:R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'RK"/ZhqE  
PX 8UVA  
r<e%;S  
5XZ! yYB?  
template < typename T > @%R<3!3v  
class assignment '+cI W(F?  
  { y~ =H`PAE  
T value; `um,S  
public : ^hC'\09=c  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2nd n8_l  
template < typename T2 > \j>7x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 37/n"\4  
} ; lS.Adl^k  
c[dzO .~  
;hX(/T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vjGQ!xF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0Z9DewwP  
d!y*z  
<=q} Nd\  
3yZmW$E.  
  class holder DYD<?._I  
  {  .w9LJ  
public : BPba3G9H  
template < typename T > &N|$G8\CY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Iry$z^  
  { 9B: 3Ha=  
  return assignment < T > (t); 2d ! '9mA  
} i<m(neX[H  
} ; ;Ba%aaHl  
LwH#|8F  
rVYoxXv  
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: KQdIG9O+6  
<$(B[T  
  static holder _1; ^/2I)y]W0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k"(]V  
0M_oFx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xAQtX=FoX+  
而不用手动写一个函数对象。 C9 n%!()>  
@c3xUK   
&_ekA44E  
SA x9cjj+  
四. 问题分析 ]k0 jmE  
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。 NK_|h %  
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。 ,fVD`RR(W?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p T(M>LP83  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ux [<g%F"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V2YK  T,5  
\*xB<mq  
五. 问题1:一致性 /d8o*m'bu!  
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?| u epyH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qLN^9PdEE  
2@&r!Q|1vR  
struct holder B`5<sW  
  { g`7XE  
  // "F<CGSo  
  template < typename T > BX,)G HE  
T &   operator ()( const T & r) const !'7fOP-J]  
  { #%0V`BS7n  
  return (T & )r; gE-y`2SU  
} l4Xz r:]  
} ; rl*O-S/  
0B NLTRv  
这样的话assignment也必须相应改动: xt{'Be&Ya+  
H",B[ YK  
template < typename Left, typename Right > [VCC+_  
class assignment tZrc4$D-  
  { kNEEu! G  
Left l; Lsmcj{1d  
Right r; C|(A/b  
public : nV;'UpQw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RgE`Hr  
template < typename T2 > "/#JC} ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tT$OnZu&  
} ; l\HdB"nT  
`BPTcL<W  
同时,holder的operator=也需要改动: %`vzQt`>  
w2 )Ro:G  
template < typename T > o u|emAV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DX>a0-Xj  
  { L[` l80  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s[1ao"sZ^  
} lo1Ui`V  
]rmBM  
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。 5\-uo&#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iHK~?qd}  
^4y]7 p  
return l(rhs) = r; ;SR ESW  
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。 ])x1MmRg\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j]a$RC#  
vh9* >[i  
template < typename Tp > =P- &dN  
class constant_t `+J Fvn!  
  { 1SQATUV  
  const Tp t;  6 K $mW  
public : |.IH4 K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,b+NhxdZ  
template < typename T > R`?l .0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4JSPD#%f  
  { mYBEjZ B  
  return t; /'O8RUjN  
} "(koR Q  
} ; Gn]36~)*H  
.p`4>XA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g8),$:Uw  
下面就可以修改holder的operator=了 )^h6'h`  
bQll;U^A  
template < typename T > dn6B43w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KWwtL"3  
  { T X`X5j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7\u+%i;YZ  
} zd?@xno  
jjpYg  
同时也要修改assignment的operator() *OVB;]D3+  
6Z/`p~e  
template < typename T2 > ;`9f<d#\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1C[9}}  
现在代码看起来就很一致了。 y!e]bvN  
}fpya2Xt  
六. 问题2:链式操作 fGgt[f[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;?6vKpj;  
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。 A=CeeC]}  
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。 L\yVE J9x  
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。 y>{: [L9*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :fRXLe1=  
mp|pz%U  
template < typename T > -@uFRQ t  
struct result_1 b^Hr zn  
  {  idmU.`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QbU5FPiN  
} ; B( [x8A]  
eh# 37*-  
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: yIw}n67  
E3L?6Qfx>  
template < typename T > I8F+Z  
struct   ref ] !UYl  
  { ~iw&^p|=K  
typedef T & reference; rvA>khu0/  
} ; HN47/]"*  
template < typename T > wZrFu(_  
struct   ref < T &> )cf i@-J+#  
  { myx/|-V"F  
typedef T & reference; #kg`rrF r  
} ; _iwG'a[`  
4" @<bKx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aCQtE,.  
N gNGq\!  
template < typename T > Hg+<GML  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P{L=u74b{x  
  { 7GA8sK  
  return l(t) = r(t); tobE3Od4  
} LvG.ocCG  
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。 [f6uwp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U~ {k_'-i  
+^I0> \  
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 GqFx^dY4*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;yH>A ;,K%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CjdM*#9lW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?z ,!iK`  
最后的布局是: *[MWvs:,  
                Add rK~-Wzwu  
              /   \ *0WVrM06?  
            Divide   5 Tw~R-SiS`s  
            /   \ :\T Mm>%q  
          _1     3 ,|%KlHo^  
似乎一切都解决了?不。 :\](m64z;  
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。 LS@TTiN   
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。 s"(RdJ-,  
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: *k$[/{S1-  
~cz}C("Z  
template < typename Right > !}*N';  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,(jJOFf  
Right & rt) const {1GJ,['qL  
  { ;qx#]Z0 <  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8&QST!JGSX  
} C|{Sj`,XG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y#U.9>h  
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。 T+8Yd(:hX  
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。 ,n|si#  
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。 <y 4(!z"  
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。 `RTxc  
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? t Zxx#v`  
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: -oD,F $Rb  
Bz+oM N#XJ  
template < class Action > +sNS  
class picker : public Action +/OSg.  
  { OqGp|`  
public : (qcFGM22U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $C16}^  
  // all the operator overloaded OT#@\/>  
} ; +)jUA]hJ/  
F)P:lvp<r  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 QE]@xLz   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: l;F"m+B!$  
ZvY"yl?e  
template < typename Right > ,%i Scr,z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T2{e 1 =Z7  
  { V:0IBbh)w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }_Bo:*9B-o  
} 7KtU\u  
"+DA)K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /4{WT?j  
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。 ITPE2x  
?o<vmIge  
template < typename T >   struct picker_maker z$^d_)  
  { So5/n7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7o4E_ .*  
} ; \ %-<O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BRFsw`c  
  { I=`?4%  
typedef picker < T > result; &9jJ\+:7  
} ; -:}vf?  
VPCI5mS_  
下面总的结构就有了: ^} j~:EZb  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ODJ"3 J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N=mvr&arP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f/\!=sa:  
至此链式操作完美实现。 8 Ku9;VEk  
&+9 ;  
bLT3:q#s  
七. 问题3 (>`_N%_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Nr4Fp`b8  
32GI+NN  
template < typename T1, typename T2 > vc#o(?g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %<i sdvF  
  { u5CSx'h]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kHg|!  
} lp*5;Ls'q  
/%YW[oY{V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E2hsSqsu=  
<5Vf3KoC&  
template < typename T1, typename T2 > Rsx6vF8]5  
struct result_2 ,Wtw0)4  
  { sbvP1|P8%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,~L*N*ML  
} ; s'O%@/;J  
|:)Bo<8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Vmz#u1gGT6  
这个差事就留给了holder自己。 p{?duq=  
    .M6. ]H  
PpRS4*nR  
template < int Order > +;,{`*W+N  
class holder; e.\>GwM  
template <> 2d[tcn$;h]  
class holder < 1 > _ $PeFE2  
  { 4'faE="1)S  
public : Fd8nR9A  
template < typename T > d /jx8(0  
  struct result_1 dcKpsX  
  { u7!gF&tA  
  typedef T & result;  2_$8Ga  
} ; eKP >} `  
template < typename T1, typename T2 > 1^IMoC7$#  
  struct result_2 AyJl:aN^  
  { c{ 'Z.mut  
  typedef T1 & result; Dw=L]i :0v  
} ; #kQ! GMZH  
template < typename T > TjpyU:R,&|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IO7z}![V;  
  { '[r:pwE  
  return (T & )r; dX\OP>  
} =K@LEZZ'/<  
template < typename T1, typename T2 > f}dlQkZ(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l_yy;e  
  { F,YP Il  
  return (T1 & )r1; Iq|h1ie m+  
} <v ub Q4  
} ; c| %5SA  
2tU3p<[  
template <> :M6|V_Yp  
class holder < 2 > /@"mQx~[q  
  { k r$)nf  
public : =u0=)\0@r  
template < typename T > ZW M:Wj192  
  struct result_1 5ncW s)  
  { gvVy0nJI~  
  typedef T & result; Gn7\4,C  
} ; mq{Z Q'  
template < typename T1, typename T2 > )t~ad]oM  
  struct result_2 Tw\@]fw  
  { HubG>]  
  typedef T2 & result; tE>FL  
} ; I N@ ~~  
template < typename T > UXZ3~/L5 O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J^t0M\  
  { `+=Zq :0  
  return (T & )r; C,,T7(: k  
} ^uX"04>;  
template < typename T1, typename T2 > +4J'> dr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X6sZwb  
  { dLQp"vs$  
  return (T2 & )r2; +:m)BLA4l  
} 0MT?}D&TL  
} ; ,%Pn.E* r;  
tzl,r"k3  
n4?;!p<F  
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> >。 }?b\/l<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U>Is mF>m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {? yRO]  
C\rT'!Uk\Q  
return l(i, j) = r(i, j); ZyDf@(z`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;8VZsh  
`?:{aOI  
  return ( int & )i; [/ CB1//Y  
  return ( int & )j; !d0$cF):  
最后执行i = j; ~#EXb?#uS  
可见,参数被正确的选择了。 gISA13  
Pf8_6z_  
[:,|g;=Y}  
uUl ;}W  
C&q}&=3r  
八. 中期总结 R||$Wi[$  
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: [L7S`Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ev#, }l+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W9Us I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XW'7  
7ey|~u2  
(3 ,7  
2AqcabI9  
9U9ghWH8  
h1)+QLI  
九. 简化 +vFqHfmP  
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。 -vT$UP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E=v4|/['N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ABE EJQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M#o=.,  
  +-*/&|^等 a"+/fC`  
2. 返回引用。 CE183l\  
  =,各种复合赋值等 ,0L< wa  
3. 返回固定类型。 11$v~<M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 84(jg P  
4. 原样返回。 uxrNkZia  
  operator, 4pDZ +}p  
5. 返回解引用的类型。 Kd#64NSi$A  
  operator*(单目) PHsM)V+  
6. 返回地址。 NFU=PS$  
  operator&(单目) 4yu=e;C wy  
7. 下表访问返回类型。 D -e^b'l  
  operator[] 4!glgEE*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k \t6b1.M  
  operator<<和operator>> d76C ]R5L  
$YBH;^#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ieyqp~+|4$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^J?2[(   
KE)^S [Da  
template < typename Left > j{5oXW  
struct value_return XF4NRs  
  { 0O q5;5  
template < typename T > m[5ed1+  
  struct result_1 lKirc2  
  { UR`pZ.U?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @[(%b{TE;  
} ; :Ea ]baM"  
{-IRX)m*  
template < typename T1, typename T2 > YkV-]%c  
  struct result_2 k/xNqN(  
  { (w'k\y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [s!cc:JR  
} ; )o_$AbPt  
} ; 87V XVI  
}>Lz\.Z/+[  
ku5g`ho  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "%t !+E>nr  
g.EKdvY"%H  
下面我们来剥离functor中的operator() 1 pzd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9e 1KH'  
K)oN^  
return l(t) op r(t) 6 dCqS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iu,Bmf^oD  
return op l(t) 6? (8KsaN  
return op l(t1, t2) dZbG#4oO  
return l(t) op )ULxB'Dm  
return l(t1, t2) op  hWu#}iN  
return l(t)[r(t)] ?@_,_gTQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s&OwVQ<M  
rNHV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |z%*}DPrpa  
单目: return f(l(t), r(t)); w<4){ .dA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "Zicac@N  
双目: return f(l(t)); I."4u~[  
return f(l(t1, t2)); ~R W6;  
下面就是f的实现,以operator/为例 X"G3lG  
t#J #DyY5  
struct meta_divide p&\x*~6u  
  { [26([H  
template < typename T1, typename T2 > YI?y_S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y6 @A@VJ  
  { 5h(] S[Zf3  
  return t1 / t2; w3IU'(|G  
} ~&IL>2-B  
} ; E~!FEl;  
K>$od^f%c  
这个工作可以让宏来做: `Tf<w+H  
D&)gcO`\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^coJ"[D  
template < typename T1, typename T2 > \ iNs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fx4X!(w!B  
以后可以直接用 :@X@8j":  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8eoDE. }  
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 Vi>kK|\b  
(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。。。) @{n2R3)k B  
58My6(5y  
<BN)>NqM  
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 dTP$7nfe  
*o[*,1Pw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L``K. DF  
class unary_op : public Rettype J_mpI.^Bsf  
  { FCmS3KIa,  
    Left l; 5k}UXRB?  
public : Xl%&hM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VuW&CnZ  
(5N&bh`E  
template < typename T > %lPF q-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Z|.-~W  
      { s.I=H^ T  
      return FuncType::execute(l(t)); |3g:q  
    } C31SXQ  
1<qq69x  
    template < typename T1, typename T2 > ^Q_0Zq^H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *%cI,}%   
      { P z+8u&~p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I|$_[Sw  
    } [H)p#x  
} ; nmN6RGx  
A! 1>  
}g _#.>D+  
同样还可以申明一个binary_op SR S~s  
T ~t%3G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZA ii"F  
class binary_op : public Rettype  o*QhoDjc  
  { ^f1}:g  
    Left l; @*l}2W  
Right r; d=wzN3 ;-  
public : aX1|&erI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #tBbvs+%  
F+AShh  
template < typename T > y#Ch /Jg?|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i@_|18F]`  
      { M ~!*PCd5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (F7!&]8%  
    } J74 nAC%J^  
crC];LMl/  
    template < typename T1, typename T2 > ZWVcCa 3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c{#lKD<7  
      { 82V xk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eA_1?j]E3  
    } <  v_?}  
} ; 3!CI=(^IY  
GI7CZ  
q@u$I'`Bs  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h_d!G+-]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qx53,^2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z!|nc.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /)y~%0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /{1xpR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 mrd(\&EhA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 88)0Xi|]KP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WohK,<Or  
下面是修改过的unary_op 'J<KL#og  
'L0 2lM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <v[,A8Q  
class unary_op y)#Ib*?  
  { :d!.E$S  
Left l; J/wot,j^  
  JVTG3:zD  
public : 2@ACmh  
oChcEx%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WE`Y!  
|2c'0Ibu  
template < typename T > Q9#$4  
  struct result_1 o*I-~k  
  { {q8V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R`>E_SY  
} ; [N#2uo  
Cg21-G .  
template < typename T1, typename T2 > qdj,Qz9ly  
  struct result_2 9[6*FAFJPP  
  { rxCu V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^X0<ZI  
} ; l= !KZaH  
vM\8>p*U  
template < typename T1, typename T2 >  HPwmi[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8u;l<^<  
  { c+|,2e 0T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %qfEFhRC  
} >48zRi\N  
I#S6k%-'  
template < typename T > 0Km{fZYq7;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {?BxVDD07  
  { |'=R`@w~0  
  return OpClass::execute(lt(t)); lgA9p 4-  
} "vjz $.  
 }e9:2  
} ; )+mbR_@,O6  
5oWR}qqFK  
-jFt4Q7}8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7=mU["raz`  
好啦,现在才真正完美了。 |3\ mH~Bw  
现在在picker里面就可以这么添加了: MF]s(7U4 `  
> -Jd@7-  
template < typename Right > tX Z5oG7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vVZ@/D6w  
  { `Nu3s<O7CF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); = ?T'@C  
} 1c+[S]7rY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -Vt*(L  
eSywWSdf0  
T3)/?f?|  
^^)D!I"cA,  
A^ t[PKM"  
十. bind H`aqpa"C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qV^,muyoG  
先来分析一下一段例子 @y)-!MHN(8  
z+NXD4  
VwHTtZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >,A:zbs&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |ay W _5}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HRje4=:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I`E9]b(w  
我们来写个简单的。 j$A~3O<e"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Sep}{`u  
对于函数对象类的版本: +@AN+!(  
Bk>Ch#`Bw  
template < typename Func > +!dIEt).U  
struct functor_trait (PE"_80Z  
  { pvP|.sw5G  
typedef typename Func::result_type result_type; ezCsbV;. [  
} ; JTQ$p*2]  
对于无参数函数的版本: KDwjck"5;  
8GV$L~i  
template < typename Ret >  [L] ca*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N 0&h5  
  { Yep(,J~'  
typedef Ret result_type; lySeq^y?Q  
} ; b 9F=}.4  
对于单参数函数的版本: .z7F58  
KE&Y~y8O\  
template < typename Ret, typename V1 > \ d+&&ns  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mn?< Zz  
  { M8:gHjwsx  
typedef Ret result_type; 5A Vo#}&\  
} ; Mfuw y  
对于双参数函数的版本: 92bvmP*o4  
9eH(FB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6|rqsk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2zh?]if  
  { b,$H!V *  
typedef Ret result_type; #ZRQVC;b;  
} ; QOcB ]G  
等等。。。 Y)g7 E"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >QU1_'1r  
|wKZ-6  
template < typename Func > g(>;Z@Y  
struct func_return /H^=`[Mr  
  { j{0_K +B  
template < typename T > 8 POrD8B  
  struct result_1 J,_I$* _0  
  { $j)Er.!9|R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %f#3;tpC8  
} ; a7)q^;:O  
kNMhMEez  
template < typename T1, typename T2 > Se%FqI  
  struct result_2 j^"Z^TEBT  
  { mBhG"0:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b-@6w(j  
} ; `)*   
} ; x4pl#~Su  
LwZBM#_g  
w t? 8-_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5qGRz"\p~  
W> s@fN9  
template < typename Func, typename aPicker > KtA0 8?B  
class binder_1 w6'o<=  
  { nMNAn}~*M  
Func fn; sF C&DTb?  
aPicker pk; j,8*Z~\5  
public : WXp=>P[  
Xl.h&x0? 8  
template < typename T > @c,}\"(  
  struct result_1 J@=1zL  
  { Pv1C o:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =4/LixsV|  
} ; {W62%>v  
qDxz`}Ly=  
template < typename T1, typename T2 > t^)q[g  
  struct result_2 $h`?l$jC(@  
  { Yc3r 3Jy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {l-,Jbfi`  
} ; jX$TiG  
`^-?yu@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |qE"60&"}  
1c(1YGuH  
template < typename T > aEW Z*y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T?I&n[Y|  
  { 9TjAEeU  
  return fn(pk(t)); .Kv>*__-Q  
} c (O+s/  
template < typename T1, typename T2 > {:$0j|zL1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ..X efNbl  
  { ~Us1F=i_Q  
  return fn(pk(t1, t2)); |xG|HJm,  
} a.v$+}+.[,  
} ; GrGgR7eC#P  
"Q`{+|'=E  
wO@b=1j  
一目了然不是么? l!ltgj  
最后实现bind Hv>A$x$q  
6]Q ~c"+5  
Ash"D~  
template < typename Func, typename aPicker > h6}oRz9=g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B!K{y>|.  
  { N#Bg`:!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )#l &F$  
} R|% 3JE0  
B08q/ qi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f&bY=$iff  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UB@>i3  
,-ZAI b*  
十一. phoenix Xw!eB?A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z'6 o$Xv  
>|KfO>  
for_each(v.begin(), v.end(), JAj<*TB.%  
( aSi:(w  
do_ xojy[c#  
[ 7=N=J<]pl  
  cout << _1 <<   " , " ^QTl (L  
] ICo_O] Ke  
.while_( -- _1), ={ c=8G8T  
cout << var( " \n " ) #.?DsK_:@  
) s/0-DHd  
); 9aD6mp  
ZalG/PFy  
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: 1wmS?  
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 lb2mWsg"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eXx6b~D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KYD,eVQ  
oOy@X =cw  
E,JDO d}  
template < typename Cond, typename Actor > >^ 0JlL`XG  
class do_while c Bb!7?6(  
  { fz31di9$  
Cond cd; 8)&yjY  
Actor act;  %1<No/  
public : x-:vpv%6y  
template < typename T > h ^g"FSzP  
  struct result_1  7=0uG  
  { us\@n"  
  typedef int result_type; n=MdbY/k(  
} ; I >k3X~cG  
8s-RNA>7^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u{"o*udU  
S;M'qwN  
template < typename T > N*$<Kjw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~!B.4gT2  
  { H@bra~k-  
  do Bs =V-0  
    { m=Y9sB  
  act(t); c!T^JZBb  
  } h`Vb#5 ik  
  while (cd(t)); 73P=<3  
  return   0 ; IhwJYPLF  
} 9~I\WjB "  
} ; {J%Na&D  
N5#qox$D  
ZZ A!Y9ia2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  4%LG9hS  
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。 "B*a| 'n!  
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。 ,w,>pO'[  
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。 #R4Mv(BG  
下面就是产生这个functor的类: I: U/%cr,  
7f8%WD)  
H[@uE*W  
template < typename Actor > TyD*m$`y  
class do_while_actor 8jd<|nYnfc  
  { KGxF3xS*7  
Actor act; J5)e 7  
public : 91r9RG>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &eQzfx=|km  
eJ +;!0  
template < typename Cond > p18-yt; 1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LG'JQGl5  
} ; R[LVx-e7'  
w(8q qU+\  
1 >jG*tr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~fI&F|  
最后,是那个do_ s0H_Y'  
m(q6Xe:Vc  
C$){H"#  
class do_while_invoker hhlQ!WV2  
  { /|t vGC.#  
public : BF<7.<,  
template < typename Actor > *yKsgH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R?qVFMQ  
  { 0&=2+=[c  
  return do_while_actor < Actor > (act); /_@S*=T5  
} nL5Gr:SLo  
} do_; *=ftg&  
Ev0GAc1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p^Ca-+R3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EJjTf:  
最后来说说怎么处理break和continue ;38W41d{  
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。 7Ro7/PT (  
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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