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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NwdrJw9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e.^?hwl  
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, {jv+ J L"5  
ohs`[U=%~  
B`||4*  
`+0dz,  
  class filler e tL?UF$  
  { |UB)q5I  
public : zeq")A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @n=&muC}  
} ; vvs2:87zvJ  
6=qC/1,l  
X{(?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: MPKrr  
)a5ON8?  
y4r?M8]"r  
K#'$_0.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^I yYck'y+  
u'k+t`V&  
[LQOP3f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vz|(KN[  
]O{i?tyX  
C]fX=~?bGQ  
_q}Cnp5  
二. 战前分析 CI\yP@DQ4  
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。 J{\(Y#|rHs  
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 &['L7  
Bp@\p)P(  
&,3s2,1U(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cLRzm9  
  /* --------------------------------------------- */ u+ hRaI;v  
vector < int *> vp( 10 ); .C &kWM&j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <lNNT6[/r  
/* --------------------------------------------- */ $|7=$~y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X|/RV4x@Cq  
/* --------------------------------------------- */ Pt cq/f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fmJK+  
  /* --------------------------------------------- */ w^=(:`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 54B`T/>R:E  
/* --------------------------------------------- */ ZJ~0o2xZ'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .z=%3p8+  
uc}tTmB|  
~H:=p  
U&=pKbTe  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rkp +}@Y_  
1._1, _2是什么? Bo14t*(  
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。 q`.=/O'  
2._1 = 1是在做什么? Lb?q5_  
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。 )q.ZzijG/  
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。 8 R7w$3pp\  
, s otZT  
7 h0u7N  
三. 动工 q@~{ g[   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^Sj;~  
4P=1)t?tX  
iq?T&44&  
)_n(u3'  
template < typename T > $CJf 0[|  
class assignment cui%r!D  
  { 7ku=roPoF  
T value; x!vyjp  
public : v=+3AW-|v  
assignment( const T & v) : value(v) {} {\NBNg(Vo  
template < typename T2 >  I{ki))F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } = Ezg3$%-  
} ; xK)<7 63q>  
M2RkrW#  
s;E(51V<>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W}"tf L8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y\(xYB>T  
@GGQ13Cj(  
`IJ)'$pn  
/OB)\{-  
  class holder Z!Z{Gm3  
  { a(*"r:/lD  
public : )f8;ze  
template < typename T > &j ; 91wEn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7E#h(bt j  
  { zUDXkG*Lv  
  return assignment < T > (t); Qds:*]vGS  
} h-sO7M0E]  
} ; U1  *P  
H=*0KX{  
E2t& @t%W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Nn-k hl|11  
)4-!]NsV  
  static holder _1; `sIm&.d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L+T'TC:  
:?LNP3}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {Rb;1 eYj  
而不用手动写一个函数对象。 )m+O.`x  
zDEgC  
.Y^3G7On  
KaS*LDzw  
四. 问题分析 FV7'3fIa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &/2+'wCp5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "L`BuAB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DfU= i'R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !fd>wvJ,:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0VNpd~G$  
gR gB= C{  
五. 问题1:一致性 f2pA+j5[  
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?| .fhfb\$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QVkji7)ZT  
S.`hl/  
struct holder z C$F@  
  { t9*e"QH  
  // (3Xs  
  template < typename T > [{R>'~  
T &   operator ()( const T & r) const Z]WX 7d  
  { ZR0 OqSp]  
  return (T & )r; 'vu]b#l3  
} ZZwIB3sNhf  
} ; zBwqIJfM  
u|.|dv'mbp  
这样的话assignment也必须相应改动: :xq{\"r  
"VHT5k  
template < typename Left, typename Right > ,quUGS  
class assignment BFP@Yn~k  
  { {oF;ZM'r  
Left l; Vr"'O6  
Right r; ^+-]V9?+  
public : [{#T N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %C #Ps   
template < typename T2 > #`= >Mza  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `F1Yfm jZT  
} ; 4+nZ4a>LH?  
JY"J}  
同时,holder的operator=也需要改动: /.rj\,  
,3eN&  
template < typename T > }.U(Gxu$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OC-d5P  
  { wu11)HFL|z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uOKD#   
} bG*l_  
?/5<}W#7}  
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。 xluA jOQ6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hVT>HER  
$FIJI^Kd7  
return l(rhs) = r; >Di`zw~  
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。 *SI,K)BP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _*[vKS A&  
{R[V  
template < typename Tp > xaB#GdD  
class constant_t #lSGH 5Fp?  
  { >ifys)wg>  
  const Tp t; zVe,HKF/  
public : "}%j'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $sb@*K}:4  
template < typename T > H8B.c%_|U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p[%~d$JUq  
  { dD'KP4Io@  
  return t; zL50|U0H  
} d!Ws-kzE  
} ; Yt:%)&50}-  
 r3OtQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `*yOc6i]  
下面就可以修改holder的operator=了 EV* |\ te  
-iW>T5f  
template < typename T > S;iD~>KP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !B{(EL=g  
  { 1cMdoQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hBcklI  
} E5|GP  
t1oTZ  
同时也要修改assignment的operator() FEopNDy@y  
NU{eoqaT  
template < typename T2 > 0pB'^Q{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P@n rcgM.  
现在代码看起来就很一致了。 3BLH d<  
t4~?m{  
六. 问题2:链式操作 2v4&'C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5 ^l-3s?M  
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。 e$Y7V  
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。 RLLL=?W@  
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。 i?#U>0!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )PkGT~3I  
)[&j&AI  
template < typename T > [Q6$$z92Q  
struct result_1 7~P!Z=m^^f  
  { $gk=~p|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Aq(,  
} ; 6"rS?>W/mO  
FcOrA3tt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: IsFL"Vx  
ww%4MHPp8  
template < typename T > QZO<'q`L  
struct   ref +:c}LCI9<  
  { yd45y}uS;F  
typedef T & reference; U}=H1f,  
} ; M3GFKWQI,`  
template < typename T > g&ba]?[A  
struct   ref < T &> ^Ga_wJP8S  
  { TC:t!:  
typedef T & reference; 4zBcq<R7  
} ; ;t@^Z_z,CR  
d)$ seZB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K #JO#  
{cw+kY]m4-  
template < typename T > eR3MU]zF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +K;%sAZy  
  { RzLeR%O  
  return l(t) = r(t); T0\[": A  
} [f$pq5f='  
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。 &mA{_|>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z^%`sUgP  
REk^pZ3B  
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 !+Sd%2o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ry* 9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q'biTn]2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1gYvp9Ma  
最后的布局是: :ZM=P3QZ  
                Add @Hp=xC9V  
              /   \ + J}h  
            Divide   5 #so"p<7 R  
            /   \ J+hifO  
          _1     3 zKG]7  
似乎一切都解决了?不。 gvP.\,U  
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。 mT1Q7ta*P  
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。 n{c-3w.uD  
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: |B),N f|a  
'1 \UFz  
template < typename Right > f{]W*!VV-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GMob&0l8_  
Right & rt) const )f%Q7  
  { S8]YS@@D   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xT+@0?|F  
} [{+ZQd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &v+Hl ^  
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。 cn_*,\}  
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。 LQ"xm  
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.2aoZ-w  
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。 (*!4O>]  
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? %Vsg4DRy  
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: Z2k5qs7g  
` B+Pl6l)F  
template < class Action > Pj*"2 LBW#  
class picker : public Action -9"[/  
  { (i^<er q  
public : k,[[ CZ0j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FWyfFCK  
  // all the operator overloaded #~qY%X  
} ; [>kzQYT[  
Yb>A?@S  
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。 bLz('mUY  
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: v,c:cKj  
`%0k\,}V  
template < typename Right > 8uetv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,aSK L1  
  { sRGIHT#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V"sm+0J  
} 5U JMiwP{  
]i'gU(+;`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I%ZSh]On  
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。 M0RVEhX  
B+=Xb;p8  
template < typename T >   struct picker_maker \YF'qWB  
  { fu`|@S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; brt` oR  
} ; Cqw`K P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J`A )WsKkb  
  { xgB-m[Xi  
typedef picker < T > result; ' C1yqkIa`  
} ; xO'xZ%cUI  
kS(v|d  
下面总的结构就有了: `[.4SIah  
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。 o}lA\A  
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。 T:EUI]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jd/XEs?<q  
至此链式操作完美实现。 K;(t@GL?  
JuXuS  
dw< b}2  
七. 问题3 !tv+,l&L  
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。 0[SrRpD  
BQ77 n2(@  
template < typename T1, typename T2 > tumYZ)nW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i.>d#S  
  { 17;qJ_T)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4ew#@  
} v@]\  P<E  
QU^?a~r  
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: w<=-n ;2  
AU H_~SY  
template < typename T1, typename T2 > H-Or  
struct result_2 EN2/3~syO-  
  { UNKXfe(X9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CKRnkTTiV  
} ; F%e5j9X`  
uze5u\  
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? Je;HAhL  
这个差事就留给了holder自己。 g 2&P  
    CjlA"_!%E  
ao)8ie  
template < int Order > E@^mlUf  
class holder; 4>I;^LHn  
template <> HpTX6}^  
class holder < 1 > FPXB>D'  
  { yM*< BV  
public : $iAd)2LT  
template < typename T > _^u^@.Q'i<  
  struct result_1 I r;Z+}4>Y  
  { 7W\aX*]  
  typedef T & result; m^ [VM&%  
} ; S?LUSb  
template < typename T1, typename T2 > iQ_^MzA  
  struct result_2 } {m.\O  
  { g|V0[Hnq6  
  typedef T1 & result; YXjWk),  
} ; TP&&' 4?D1  
template < typename T > 5iP{)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v?(9ZY]  
  { ]u@`XVEJ  
  return (T & )r; pj9s=}1 '  
} ,O ]AB  
template < typename T1, typename T2 > 2*@.hBi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?o6\>[O  
  { CaqMLi%  
  return (T1 & )r1; lC(g&(\{  
} +c_8~C  
} ; [}bPkD  
7F D.3/  
template <> Z:s:NvFX  
class holder < 2 > y@Q? guB  
  { n aB`@  
public : =5Auk 5&  
template < typename T > H g;;>  
  struct result_1 GjvTYg~  
  {  $>y   
  typedef T & result; '2.11cM3  
} ; dX:#KdK  
template < typename T1, typename T2 > AT]Ty  
  struct result_2 JPfE`NZ  
  { TZ+2S93c  
  typedef T2 & result; `h|>;u   
} ; qJrMr4:F  
template < typename T > G@;I^_gN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PFnq:G^L  
  { qQ "O;_  
  return (T & )r; Ai lfeHG  
} $*i"rlJC  
template < typename T1, typename T2 > 9 ]W4o"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w_eUU)z  
  { o|0QstSCl  
  return (T2 & )r2; 9F"Q2^l'  
} /*yPy?  
} ; Rk.GrLp  
vswBK-w(Z  
[v$NxmRu  
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> >。 #[{xEVf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mjz<,s`D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lKF<]25  
o{&UT VyGs  
return l(i, j) = r(i, j); PofHe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #yVMC;J?W  
&BDdJwE  
  return ( int & )i; 2r|!:^'?W  
  return ( int & )j; wk"zpI7L  
最后执行i = j; ] /{987  
可见,参数被正确的选择了。 Z w&_Wt  
_{5t/^w&!  
15^5y RXC  
CAD:ifV  
h*GU7<F:a  
八. 中期总结 Z'I0e9Jw  
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: !p~K;p,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H;O PA8\n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .xp|w^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %d\|a~p:  
H\Jpw  
IN%04~= H  
`e!hT@Xxa  
2dF:;k k  
`i)&nW)R  
九. 简化 |ozlaj  
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。 uJ!yM;{+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wzRIvm{  
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: Q5s?/r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9w! G  
  +-*/&|^等 CxOBH89(  
2. 返回引用。 HBFuA.",  
  =,各种复合赋值等 =_L  
3. 返回固定类型。 }@V ,v[&e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dn1Tu6f;|  
4. 原样返回。 pH1 9"=p<  
  operator, 20t</lq.  
5. 返回解引用的类型。 !B3lsXLSY  
  operator*(单目) hoQ?8}r:  
6. 返回地址。 #`0iN+qh  
  operator&(单目) 7o4 vf~  
7. 下表访问返回类型。 rGe^$!QB  
  operator[] : a4FO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F& 'HZX  
  operator<<和operator>> ,T|%vqbmw  
&Tf R].  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S}hg*mWn{$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6GD Uo}.  
XTZI !  
template < typename Left > Y{8L ~U:  
struct value_return ^8V cm*  
  { U&|$B|[  
template < typename T > PUN.nt  
  struct result_1 D=fB&7%@  
  { fV;&)7d&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LEJ7.82  
} ; pw7_j;}l  
UI4Xv  
template < typename T1, typename T2 > Vo%UiVHy  
  struct result_2 diLjUC`69  
  { cg,_nG]i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qKL_1 ~  
} ; !!c.cv'  
} ; Ik#>6  
?ExfxR!~  
\\D~Yg\#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A*h)p@3t<  
rr[9sk`^H  
下面我们来剥离functor中的operator() rwxJR@Ttn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fuH Dif,  
XKsG2>l-W  
return l(t) op r(t) .~5cNu'#m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K6 ,5C0  
return op l(t) Mdh(Mp(w  
return op l(t1, t2) _OF 8D  
return l(t) op 2#A u6BvX  
return l(t1, t2) op ~X;(m<f2  
return l(t)[r(t)] #oYX0wvl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n^/,>7J   
qvOBvUR}  
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: ``kKi3TWJ  
单目: return f(l(t), r(t)); r)mm8MI!Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )N-+,Ms  
双目: return f(l(t)); q\[31$i$  
return f(l(t1, t2)); w9}I*Nra  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y5 4*mn  
<MN+2^ed&  
struct meta_divide e<^tY0rR&  
  { 0nAeeVz|  
template < typename T1, typename T2 > Iw"?%k\U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }}qR~.[  
  { 2597#O  
  return t1 / t2; >t8eVMMa  
} r/Pg,si  
} ; +V |]:{3W  
/$rS0@p  
这个工作可以让宏来做: nWZrB s _  
YKh%`Y1<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O)5-6lm  
template < typename T1, typename T2 > \ !00%z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Yb =8\<;  
以后可以直接用 Pr<?E[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :B- ,*@EU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {uj9fE,)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j )F~C8*  
>[xQUf,p  
I{cn ,,8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ecf7g)+C  
xDr *|d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1'_OM h*;  
class unary_op : public Rettype Zt` ,DM  
  { xs &vgel>  
    Left l; ,75,~  
public : l!iB -?'u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kd\yHI9A  
Mdwh-Cis/  
template < typename T > JmYi&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "E2 g7n&  
      { . ~|^du<X  
      return FuncType::execute(l(t)); 0t4i'??  
    } 6!Isz1.re  
N7#GK]n%/}  
    template < typename T1, typename T2 > g dC=SFb b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )QZ?Bf  
      { 6ldDt?iSg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;pB?8Z  
    } E/GI:}YUy_  
} ; nMc-kyl{  
9J]LV'f7  
G>_ZUHd I  
同样还可以申明一个binary_op &P {%C5?{  
d&'6l"${  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @pko zE-  
class binary_op : public Rettype &(.ZHF  
  { R a*9d]N@  
    Left l; BLJ-' 8G  
Right r; hG;u8|uT^i  
public : V u! ,tpa.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -=qmYf  
f CVSVn"o  
template < typename T > jN {ED_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t1~*q)!Mo  
      { #-V Kk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w|5}V6WD  
    } Z=H f OC  
q5RLIstQ\  
    template < typename T1, typename T2 > etDB|(,z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (8ymQ!aY  
      { |n &6z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ja>Tnfu  
    } c&_3"2:  
} ; %Bo Jt-v  
[}AcCXg`L  
7PvuKAv?k  
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 [wOO)FjT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 54)}^ftY^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g{a0,B/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。 W.CIyGK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?D~uR2+Z  
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。。。 PHOW,8)dZh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WMC6 dD_6e  
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) 4v?S` w:6  
下面是修改过的unary_op !kz\ {  
IWQ8e$N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DuFlN1Z  
class unary_op JL$RBr  
  { O ,;SA  
Left l; M>^IQ  
  ;}PL/L$L6;  
public : z DK+8  
bIhL!Ty T.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  +*!!  
RcE%?2l D  
template < typename T > ]zm6;/ S  
  struct result_1 lwB!ti  
  { s-DtkO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l;C_A;y\  
} ; BdYh:  
4q~E\l|.5  
template < typename T1, typename T2 > &Y&zUfA  
  struct result_2 r9U1O@c  
  { 9PBmBP ~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a|>MueJ  
} ; aD:+,MZ  
bd9c/>&  
template < typename T1, typename T2 > s0h)~z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0'<S7?~|  
  { $pKS['J0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BZBsE :(F  
} 'F~u \m=E  
B?4\IXek  
template < typename T > 8BN'fWl&E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &d2/F i+  
  { o]j*  
  return OpClass::execute(lt(t)); _`(g?  
} a"zoDD/  
g$tW9 Q  
} ; BCj&z{5"7e  
 ?b0\[  
t>[r88v  
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 h Na<LZ  
好啦,现在才真正完美了。 wVVe L$28  
现在在picker里面就可以这么添加了: jL8zH  
/IC' R"V a  
template < typename Right > Zry>s0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J B|I/\(A  
  { B?M+`;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y/ FisX  
} 3,[2-obmi  
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。 pA2U+Q@  
j0GI[#  
p#kC#{<nE  
s5pY)6)  
P8jK yo  
十. bind fin15k  
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。 w9FI*30  
先来分析一下一段例子 3%} Ma,  
cm]]9z_<  
gr;M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NR*SEbUU*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >g[W@FhT'k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kpdFb7>|  
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。 ^ WNJQg'  
我们来写个简单的。 A=$oYBB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W)#`4a^xj7  
对于函数对象类的版本: (TE2t7ab|M  
=T-w.}27O  
template < typename Func > u!i5Q  
struct functor_trait lm|`Lh-  
  { ZeeuH"A  
typedef typename Func::result_type result_type; |(%H O@i  
} ; Zx_m?C_2_  
对于无参数函数的版本: coWBKWF  
ff#-USK^R  
template < typename Ret > cabN<a l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^6+x0[13  
  { @I&"P:E0F;  
typedef Ret result_type; B /W$RcV  
} ; E ( @;p%:  
对于单参数函数的版本: F MVmH!E  
oo!g?X[[  
template < typename Ret, typename V1 > 9)">()8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6fkr!&Dy7  
  { Cu:Zn%  
typedef Ret result_type; U]|q4!WE  
} ; IfcFlXmt2  
对于双参数函数的版本: ,<1*  
|=LkV"_v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FT~^$)8=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4i,SiFKB  
  { Bu1z$#AC  
typedef Ret result_type; #lF<="y%X  
} ; K(gj6SrjV  
等等。。。  sD8S2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]lUu%<-;  
o(P:f)B  
template < typename Func > RY{tX`  
struct func_return g1~I*!p  
  { &wN 2l-  
template < typename T > #E9['JnZ  
  struct result_1 ' l|_$3  
  { yr>bL"!CA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;X(n3F  
} ; x1wxB 1)2  
$1+K}tP  
template < typename T1, typename T2 > 5F"?]'*/  
  struct result_2 Z+"&{g  
  { 9$&e~^&B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~t={ \,X\  
} ; NJ>p8P`_k  
} ; oui!fTy  
L2'd sOn  
:2E1aVo4b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BuTIJb+Q\  
H |UL5<:]D  
template < typename Func, typename aPicker > %z~U@Mka  
class binder_1 ^d80\PXz  
  { :eW~nI.Vc  
Func fn; hli 10p$  
aPicker pk; QIK73^  
public : pGY]Vw Y  
7X(]r1-+\  
template < typename T > :OCux Sc%5  
  struct result_1 U*Qq5=dqD  
  { 'c&@~O;^d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J\3} il N  
} ; #[y<h3f]  
N}fUBX4k  
template < typename T1, typename T2 > N-`;\  
  struct result_2 hX m} d\  
  { ,dx)rZ*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |QLX..  
} ; aMQjoamz  
A Vm{#^p[(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N?;o_^C  
`mjx4Lb  
template < typename T > 7[g;|(G0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iIaT1i4t.  
  { R9h>I3F=c  
  return fn(pk(t)); c^O#O  
} z,FTsR$x  
template < typename T1, typename T2 > _I_?k+#WFe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /;AZ/Ocy!  
  { V<4+g/  
  return fn(pk(t1, t2)); i ,pN1_-  
} V wVQ|UH  
} ; PgLS\_B  
"F$o!Vk  
[fi'=Cb  
一目了然不是么? `uh@iD'KI  
最后实现bind |<-F|v9og  
<{420  
rAWl0y_m  
template < typename Func, typename aPicker > +RV-VrV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ceZ8} Sh  
  { K3:|Tc(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T_?nd T2  
} QZ3(u<f  
HDVl5X`j'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fu<2t$Cn>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d:hL )x  
sD8 m<   
十一. phoenix IT`=\K/[4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oD#>8Aws  
^mueFw}\  
for_each(v.begin(), v.end(), ,LW+7yD  
( Y^2Qxo3"3  
do_ s S5fd)x  
[ #RM3^]h  
  cout << _1 <<   " , " F|l`YtZZd  
] =6L*!JP<  
.while_( -- _1), `{U%[$<[W  
cout << var( " \n " ) wD ],{y  
) nS+FX& _  
); *Z`XG_s5  
eKVALUw  
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: w,Zx5bBg%  
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 0<@KDlF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T5S g2a1&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xN3 [Kp  
$iqi:vY  
%gu$_S  
template < typename Cond, typename Actor > ) p<fL  
class do_while AB"1(PbG  
  { ZSPgci  
Cond cd; W 9Vz[  
Actor act; *el(+ib%  
public : zD2.Q%`IM  
template < typename T > a,~D+s;^  
  struct result_1 sr+gD*@h  
  { #_?TIY:h  
  typedef int result_type; 'sRg4?PT  
} ; 3X$Q,  
z0 2}&^Zzk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /&$"}Z6z  
TTZ['HP oI  
template < typename T > 1a&/Zlr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5'X74`  
  { K)/!&{7n}a  
  do %e Sm&`  
    { y98JiNq  
  act(t); cXS;z.M\_  
  } eb!s'@  
  while (cd(t)); DhLr^Z!h3;  
  return   0 ; uZ\wwYY#M  
} ^E$(1><-a  
} ; sK@Y!oF}\  
_k_>aG23  
xN`r4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]bTzbu@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j9URl$T:  
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。 - J"qrpZ^  
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。 QSHJmk 6L  
下面就是产生这个functor的类: V)0[`zJ  
s]y-pZ  
4jX@m  
template < typename Actor > &@YFje6Lcm  
class do_while_actor ^n&]HzT`y  
  { s>jr1~~3O_  
Actor act; X-kXg)!Bg  
public : ]6{(Hjt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qGnPnQc  
uw Kh  
template < typename Cond > VY/|WD~"CW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j-J(C[[9  
} ; ]By0Xifew  
|*^8~u3J"  
uW}Hvj;0a*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 URYZV8=B~  
最后,是那个do_ q.=^i z&m  
=oE_.ux\  
5LQk8NPh  
class do_while_invoker JFkN=YR8  
  { WI1T?.Gc   
public : :7p9t.R<$h  
template < typename Actor > UrO=!Gk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [D3+cDph  
  { v:r D3=M-  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6exI_3A4jh  
} YBX)eWslK  
} do_; (U|)xA]y!  
XC|*A$x,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )v%l0_z{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iH-bo@  
最后来说说怎么处理break和continue 2E$^_YT C  
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。 >=if8t!  
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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