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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,.IEDF<&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V:NI4dv/R  
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, Oeya%C5'  
"O>n@Q|  
I,6/21kO  
$K~LM8_CKy  
  class filler AF,BwLN  
  { Ok-.}q>\Mv  
public : 4b]a&_-}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xgsjm) )  
} ; h:\oly\  
?wpB`  
9~IQw#<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8t"~Om5sG  
bEuaOBc  
X*oMFQgP  
>n5:1.g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XkKC!  
)o _j]K+xI  
g\A y`.s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eHg3}b2r  
^ ?hA@{T/1  
'8FC<=+p[  
f,i5iSYf  
二. 战前分析 wYsZM/lw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %5Kq^]q;Y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q!'rz  
gW(gJ; L,%  
u?+bW-D'd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1MkI0OZE  
  /* --------------------------------------------- */ U4?(A@z9^  
vector < int *> vp( 10 ); <g8K})P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^S)TO}e  
/* --------------------------------------------- */ 8U2dcx:G3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (3vHY`9  
/* --------------------------------------------- */ u9-nt}hGYM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1,y&d}GW  
  /* --------------------------------------------- */ t/i5,le  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v"u^M-_  
/* --------------------------------------------- */ .?C%1a&_l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [jx0-3s:X  
|V[9}E: h  
3Q}$fQ&S  
"GT4s?6O  
看了之后,我们可以思考一些问题: =#5D(0Ab  
1._1, _2是什么? YL^=t^ !4  
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。 @# P0M--X  
2._1 = 1是在做什么? {xcZ*m!B  
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。 -XoPia2  
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。 X##1! ad  
<M?:  
C@y8.#l  
三. 动工 _S0+;9fhY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JD>d\z2QC  
H2gj=krK  
,n,RFa  
Lju7,/UD  
template < typename T > =?0lA_ 0  
class assignment w-B^ [<  
  { ~0"p*?^  
T value; ]T! }XXK  
public : =iB,["s  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9V uq,dv  
template < typename T2 > }'"Gr%jf(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n#Dv2 E=6  
} ; 4S0>-?{  
t5k!W7C  
\h<BDk*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z"4]5&3A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cNpe_LvW  
bZ _mYyBh  
Q~D`cc|]  
+eX)48  
  class holder \/7i-B]G7  
  { fBtm%f  
public : l7(!`NPbC  
template < typename T > %WG9 dYdS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bSwWszd~  
  { B-.v0R`5  
  return assignment < T > (t); " }gVAAvc7  
} ^62|d  
} ; V+-$ jOh  
h~U02"$  
\b'x t  
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: nq} Q  
g_*T?;!.U  
  static holder _1; 5(2|tJw-H;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3XiO@jzre  
M_ 0zC1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Thy=yz;p  
而不用手动写一个函数对象。 h.rD}N\L  
D*5hrkV9  
PMsz`  
Oh.ZPG=  
四. 问题分析 6}~pq1IF{  
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。 WE}kTq  
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。 FFhtj(hVgc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _fFU#k:MU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HWns.[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {eJt,[Y *  
6Q4X 6U:WB  
五. 问题1:一致性 3T\l]? z  
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?| eC DIwB28  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |9xI_(+{kP  
ymY1o$qWB}  
struct holder 80}+MWdo  
  { i[C~5}%  
  // .Hhhi  
  template < typename T > >$677  
T &   operator ()( const T & r) const D\~zS`}  
  { vq*Q.0M+  
  return (T & )r; CDj~;$[B  
} { kSf{>Ia  
} ; + Y.1)i}  
S|V4[ssB  
这样的话assignment也必须相应改动: aeyNdMk -  
,:Jus  
template < typename Left, typename Right > EqiFy"H  
class assignment 4nfu6Dq  
  { p1pQU={<  
Left l; 1[F3 Z  
Right r; ?rVy2!  
public : i=a-<A5x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z2gk[zY&  
template < typename T2 > !2\ r LN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V!%jf:k  
} ; "|Fy+'5}  
B 3m_D"?  
同时,holder的operator=也需要改动: S>G?Q_&}?D  
oeSN9O  
template < typename T > 5la>a}+!!h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p;)"  
  { $w)~O<_U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W/z7"#  
} N/YWby=H  
qs\2Z@;  
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。 [%~ :@m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (YBMsh  
yw[#  
return l(rhs) = r; Sgim3):Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 exh/CK4;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y4Z &@,_{  
Xy$3VU*  
template < typename Tp > ?-dX`n  
class constant_t vPTM  
  { \Ani}qQ%|  
  const Tp t; C8V/UbA /  
public : UVd7 JGR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 65 #'\+  
template < typename T > :?g:~+hfO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G <i@ 5\#  
  { vnM@QfN  
  return t; =IQ5<;U3  
} 0c<.iM  
} ; ~nh:s|l6%M  
CkoL TY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sP;nGQ.eN  
下面就可以修改holder的operator=了 j/f?"VEr  
6i.-6></  
template < typename T > (nlvl?\d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ]<cK";  
  { GS a [ oh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d(:8M  
} i*Sqda $  
T>2[=J8U  
同时也要修改assignment的operator() :7!0OVQla\  
DVB{2~7 4  
template < typename T2 > $m].8?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3L_\`Ia9  
现在代码看起来就很一致了。 hRrn$BdLX  
O&4SCVZp  
六. 问题2:链式操作 JGsx_V1t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w[S pw<Z  
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。 i+S) K  
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。 !'&n -Q  
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。 WaVtfg$!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G MX?  
@|63K)Xy  
template < typename T > \Zqng  
struct result_1 jr /pj?  
  { .!$*:4ok  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +;N2p1ZBf  
} ; 1 u| wMO  
aWWU4xe  
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:  -QM: q  
Po__-xN>Q  
template < typename T > i|w81p^o  
struct   ref zr+zhpp  
  { JEahGzO  
typedef T & reference; s:/8[(A  
} ; gQxbi1!;9  
template < typename T > {*0<T|<n  
struct   ref < T &> P"y`A}Bx  
  { 9`I _Et  
typedef T & reference; hb zC#@ q  
} ; hyCh9YOu)  
XQ9O$ ~q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3DiLk=\~  
ko.(pb@+  
template < typename T > Ljxz.2LGr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wRcAX%n&  
  { Hv sob  
  return l(t) = r(t); >}`:Ac  
} }!"A!~&  
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。 (l-tvk4Ln  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 - }7e:!.  
v(B<Nb  
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 U3T#6Rptl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T (OW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %W%9j#!aN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1|kvPo#  
最后的布局是: Gn|F`F  
                Add {sihus#Q  
              /   \ 4]G?G]lS>  
            Divide   5 n[T[DCQ,  
            /   \ iVp,e  
          _1     3 =|M>l  
似乎一切都解决了?不。 (i34sqV$m  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 F~%]6^$w  
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。 CdasP9"1  
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: U=DmsnD,  
{5%5}[/x  
template < typename Right > ]ndvt[4L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^B(V4-|  
Right & rt) const y4t7`-,~  
  { S4^vpY DeN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bvv|;6  
} $FlW1E j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @ zs'Y8  
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。 LQ(yScA@  
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。 *AoR==:ya  
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。 QW $G  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zm]aU`j  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >TOu|r  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v1BDP<qU2  
=U#dJ^4P  
template < class Action > XWA:J^  
class picker : public Action ^HV>`Pjd}=  
  { g#F?!i-[F  
public : ?&|5=>u2}$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b%<9Sn   
  // all the operator overloaded ::ajlRZG  
} ; :p]'32FA!  
rM .|1(u  
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。 o_@4Sl8  
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: ~aMlr6;  
u+'tfFds&  
template < typename Right > \ ^ZlG.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tNGp\~  
  { |+iws8xK?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A6:es_  
} RRRCS]y7$t  
`D=S{   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -u2P ?~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5Yl <h)1  
RoU55mL  
template < typename T >   struct picker_maker #9X70|f  
  { /LO -HnJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o Z%9_$Z  
} ; a^`rtvT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3 ):A   
  { NF+iza;DP  
typedef picker < T > result; y^%n'h{  
} ; ?YZ- P{rTS  
=at@Vp/y  
下面总的结构就有了: vg3=8>#  
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。 _9=Yvc=  
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。 =bHD#o|R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `glBV`?^  
至此链式操作完美实现。 lrv3fPIW  
-amBB7g  
Zrvz;p@~  
七. 问题3 2 dAB-d:k  
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。 _(h&7P9  
T(t+ iv  
template < typename T1, typename T2 > A<1hOSCz\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n}'=yItVL1  
  { vU767/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 95YL]3V  
} %] >KvoA  
pgOQIzu  
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: @^T1XX  
_~piZmkG$  
template < typename T1, typename T2 > nHm}zOLc  
struct result_2 MFb9H{LA  
  { ;~"FLQg@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5<UVD:~z  
} ; s (zL   
gREzZ+([  
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? +xrr? g  
这个差事就留给了holder自己。 f ` R/ i  
    <4P4u*/o  
B5X(ykaX~  
template < int Order > f6p-s y>  
class holder; &Rvm>TC=  
template <> 1XD,uoxB  
class holder < 1 > a{R%#e\n  
  { P %#<I}0C  
public : EJsM(iG]~M  
template < typename T > .w0s%T,8}^  
  struct result_1 cUY`97bn  
  { <Dwar>}  
  typedef T & result; ;\=M; Zt  
} ; [N/"5 [  
template < typename T1, typename T2 > h&--,A >  
  struct result_2 /(iFcMT  
  { N7O-2Z *  
  typedef T1 & result; Cn "s` q  
} ; 1(|'WyD  
template < typename T > 1`a5C.v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C!fMW+C@  
  { BFo5\l:q8  
  return (T & )r; LUqB&,a}  
} X&7 F_#s  
template < typename T1, typename T2 > &o,<ijJ:^m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P@9t;dZN  
  { RLLTw ?]$  
  return (T1 & )r1; cNM3I,o7  
} 4A_[PM  
} ; A1.7 O  
zmSUw}-4 N  
template <> _Em.  
class holder < 2 > {= F /C,-  
  { QNpqdwu%h  
public : 8 0Gn%1A9  
template < typename T > g7O qX \  
  struct result_1 g K[YQXfTy  
  { @te!Jgu{  
  typedef T & result; .=X}cJ]`[  
} ; UFp,a0|  
template < typename T1, typename T2 > oxz OA  
  struct result_2 A'jP7 P  
  { joiL{  
  typedef T2 & result; 2oNk 93D  
} ; wid;8%m  
template < typename T > %F-ZN^R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !V i@1E  
  { SjwyLc  
  return (T & )r; cp#JBH O  
} A?-oL='  
template < typename T1, typename T2 > a2 Y;xe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o]; [R  
  { L$IQuy  
  return (T2 & )r2; L5 veX}  
} %*`J k#W:  
} ; UrYZ` J  
QlO0qbG[y  
RPE5K:P  
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> >。 j( RWO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j^^Ap  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DDPxmuNG  
hvDNz"ec{  
return l(i, j) = r(i, j); `kZ@Zmj#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3td)'}  
c6X}2a'  
  return ( int & )i; l zYnw)Pv  
  return ( int & )j; 6P5Ih  
最后执行i = j; ?34 e-  
可见,参数被正确的选择了。 iVy7elT;R  
V`bi&1?6\  
5A sP5  
,!7 H]4Qx  
h $L/<3oP6  
八. 中期总结 (UU(:/  
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: ]y,==1To  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rld67'KcE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `<\1[HJ\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X&0 uI*r  
^!9~Nwn  
WXmn1^"kK}  
vfq%H(  
HA2k [F@3^  
, ]+z)   
九. 简化 \hM|(*DL  
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。 pBETA'fY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JWMpPzs  
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: q.2ykL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3>R#zJf  
  +-*/&|^等 89wU-Aggq  
2. 返回引用。 oE(7v7iY  
  =,各种复合赋值等 }MHCd)78b  
3. 返回固定类型。 mw='dFt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $ep.-I>  
4. 原样返回。 {|1Y:&M?   
  operator, .8y3O]  
5. 返回解引用的类型。 )e a:Q?  
  operator*(单目) (Nx;0"5IX  
6. 返回地址。 h\PHK C2  
  operator&(单目) J,AR5@)1  
7. 下表访问返回类型。 _c, '>aH=  
  operator[] +=.W<b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Kwg4sr5"D  
  operator<<和operator>> n(L\||#+  
|m80]@>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XI9js{p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uwjGDw  
A` AaTP  
template < typename Left > Dg} Ka7H  
struct value_return 69J4=5lX  
  { nSkPM 5\TI  
template < typename T > qUOKB6  
  struct result_1 x}Aw)QCh+r  
  { /yZQ\{=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VxXzAeM  
} ; ]Yvga!S"C  
^9 ePfF)5  
template < typename T1, typename T2 > F$hY KT2|  
  struct result_2 LWHd~"eU  
  { qHP78&wUx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^",ACWF4Sk  
} ; |jVM&R2s  
} ; =Q[b'*o7  
Nqrmp" ]  
1f8GW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -tyK~aasQ  
4=Krq6{  
下面我们来剥离functor中的operator() H8`(O"V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iTV) NsC}  
$pFo Rv  
return l(t) op r(t) Q~j`YmR|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XLH+C ]pfr  
return op l(t) vsr[ur[eP  
return op l(t1, t2) cg*)0U-_(  
return l(t) op a(v>Q*zNP  
return l(t1, t2) op !}r% u."  
return l(t)[r(t)] W@Lu;g.Yc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?HV`| Cw  
X_g 3rv1J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: I= .z+#Y  
单目: return f(l(t), r(t)); 8G5m{XTS(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hDp6YV,q  
双目: return f(l(t)); N~NQ6:R[  
return f(l(t1, t2)); =?s 3iP  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jte#ZnP  
vMs$ceq  
struct meta_divide [g Z"a*  
  { ty*@7g0k  
template < typename T1, typename T2 > }-o{ASC#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y:h}z).  
  { hweaGL t0  
  return t1 / t2; ZJ 77[  
} Wxbq)Z[V  
} ; OLvcivf  
NU*fg`w  
这个工作可以让宏来做: u*#ZXW  
Hw-Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !k/Pv\j/R  
template < typename T1, typename T2 > \ Kbb78S30  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !\,kZ|#>  
以后可以直接用 +5&wOgx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L   
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  HC a  
(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。。。) wu4NLgkE  
NSFs\a@1  
{M?vBg R\B  
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 .^m>AKC0cX  
ryc& n5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "n=vN<8(o  
class unary_op : public Rettype V2<?ol  
  { \#>T~.Y7K  
    Left l; /g$G_}  
public : -#Z bR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WzI8_uM  
fS"Hr0  
template < typename T > W5'3$,X9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .]9c/  
      { T1r3=Y4  
      return FuncType::execute(l(t)); jh.@-  
    } `r_m+]  
k~|-gf FP  
    template < typename T1, typename T2 > D Kw*~0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j$7Xs"  
      { F|HJH"2*&q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6O22P?v  
    } \J6hI\/4^  
} ; | /|  
`WOYoec   
yj$TPe_BW  
同样还可以申明一个binary_op ,.o<no  
U7DCx=B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >R2SQA o  
class binary_op : public Rettype d|*"IFe  
  { wV)}a5+  
    Left l; \xUe/=  
Right r; !!:LJ  
public : d.2mT?`#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vi)%$~  
PccB]  
template < typename T > .?>5-od2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const snt(IJQ  
      { 7 uarh!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NcAp_q? 4  
    } k3t78Qg  
D>!6,m2  
    template < typename T1, typename T2 > eJo3 MK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /LM4- S  
      { rO:u6."_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cf7v[ZZ}  
    } w?,M}=vg  
} ; KnNh9^4"\2  
}rdIUlVO\  
c0Dmq)HK?  
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 kpI{KISQu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \M"UmSB o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4W#E`9 6u  
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。 D)brPMS:o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m"9XT)N  
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。。。 5eA8niq#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u<n`x6gL  
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) Do]*JO)(  
下面是修改过的unary_op f N "tA  
P &)1Rka  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -OYDe@Wb]  
class unary_op nCKbgM'"  
  { $y?k[Y-~  
Left l; ,b$2=JO'f  
  T`9-VX;`  
public : TFepxF  
ItX5JV)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (#oycj^<  
;_:Ool,  
template < typename T > a0*2) uL}  
  struct result_1 8:.nEo'  
  { ^MmC$U^n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Z8vdU#l  
} ; M]-VHI[&W  
K{l5m{:%  
template < typename T1, typename T2 > S }>n1F_  
  struct result_2 cMzkL%  
  { M/*NM= -a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w18RA#Zo/  
} ; 9Z6C8J v  
dP>w/$C}  
template < typename T1, typename T2 > IF@HzT;Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &l}?v@@+_  
  { I@l>w._.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D0;tcm.$  
} LjdYsai-  
kHJ96G  
template < typename T > "*7C`y5&P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D^Ys)- d  
  { $A$@|]}p  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1IgHc.s  
} t?^9HP1b_  
M_``'gw  
} ; {?{U,&  
-n*;W9  
c0 WFlj9b  
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 y@wF_WX2  
好啦,现在才真正完美了。 {[(pWd%J  
现在在picker里面就可以这么添加了: X;!D};;M  
+@VYs*&&  
template < typename Right > y5 m!*=`l`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H0*5_OJ!i  
  { x "(9II*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (P==VZQg  
} FXo2Y]K3`L  
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。 5% nt0dc  
50a\e  
7?)/>lx\>$  
:Y)to/h  
(RXS~8  
十. bind D*vm cSf  
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。 Pj7gGf6v  
先来分析一下一段例子 CQODXB^  
FyG6 !t%  
0>!/rR7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WP-jtZ?!"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A6ewdT?>,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q1>zg,r  
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。 s>z2  k  
我们来写个简单的。 oj}"H>tTp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _eLVBG35z  
对于函数对象类的版本: HBLWOQab  
F?Or;p5`Y  
template < typename Func > (OQ?<'Qa  
struct functor_trait bO49GEUT _  
  { 0zqj0   
typedef typename Func::result_type result_type; &WZP2Q|  
} ; MY-.t-3  
对于无参数函数的版本: #B\=Aa`*  
JatHSW7j9  
template < typename Ret > fo\\o4Qyh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r3I,11B  
  { 4Y tk!oS`  
typedef Ret result_type; ~hURs;Sb  
} ; bdV3v`  
对于单参数函数的版本: t ,qul4y}  
ui'F'"tPz  
template < typename Ret, typename V1 > >uHS[ _`nM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F ,G,b  
  { Fc0jQ@4=  
typedef Ret result_type; pH9HK  
} ; =8{*@>CX  
对于双参数函数的版本: 8.I9}_  
 SNvb1&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =LZ>s u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2/tb6' =  
  { 2H&{1f\Bf  
typedef Ret result_type; p27p~b&  
} ; |*Ot/TvG  
等等。。。 7dD.G/'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xyv8LB  
K="I<bK  
template < typename Func > PW_`qP:  
struct func_return I^fP k  
  { oA3d^%(c  
template < typename T > X9'xn 0n;  
  struct result_1 X*Z5 P  
  { J5T=!wF (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]+IVSxa!u  
} ; "2h5m4  
A9BxwQU#  
template < typename T1, typename T2 > 4/L>&%8V  
  struct result_2 umDtp\  
  { IYNMU\s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MOV =n75  
} ; >.Q0 Tx!P  
} ; ?~qC,N[  
rh$1-Y  
6=>7M b$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k.Zll,s  
?"@ET9  
template < typename Func, typename aPicker > }%{=].)L  
class binder_1 (G5T%[/U  
  { Q=.g1$LP  
Func fn; 1PU*:58[  
aPicker pk; C MqM;1  
public : }Z6nN)[|0Y  
~'f8L #[M  
template < typename T > 3@X|Gs'_S  
  struct result_1 %)IrXz>Zh  
  { mcMb*?]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z90Fcp:R  
} ; Xr2J:1pgg  
\|!gPc%s  
template < typename T1, typename T2 > S 1ibw\'  
  struct result_2 ,iOZ |  
  { 'aPCb`^;w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gY\mXM*^  
} ; !?r/ 4  
3ExVZu$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ao!=um5D J  
-eYL*Pa  
template < typename T > nE<J`Wo$f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c+;S<g 0  
  { u.&|CF-  
  return fn(pk(t)); NlFo$Y  
} a&:>Ped"  
template < typename T1, typename T2 > SbJh(V-pr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]1Qi=2'  
  { ;5RIwD  
  return fn(pk(t1, t2)); ;7 "Y?*{  
} oF&IC j0  
} ; Z`"n:'&  
Rc%PZ}es  
fSC.+,qk  
一目了然不是么? gDc]^K4>  
最后实现bind % 9YA^ri  
(lWKy9eTy`  
1?]J;9p  
template < typename Func, typename aPicker > QZYM9a>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sBB:$X  
  { }u7D9_KU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \"bLE0~  
} }JJ::*W2n  
Dzm qR0)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9>zDJx  
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。 /]l f>\x1  
s|p(KWo2U  
十一. phoenix Wlxk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5YLho2h38!  
5z[6rT=a  
for_each(v.begin(), v.end(), 7\ZL  
( .n=xbx:=  
do_ ~{Ua92zV9  
[ (77Dif0)'  
  cout << _1 <<   " , " X?_v+'G  
] P ]_Vz  
.while_( -- _1), mlmnkgl ]  
cout << var( " \n " ) X{|k<^:  
) SFOQM*H  
); 'U*udkn 2]  
?xf~!D  
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: aH9L|BN*  
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 ;9Hz{ej  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^zkd{ov  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `O jvt-5}E  
J b|mXNcL  
n_ OUWvs  
template < typename Cond, typename Actor > `C ?a  
class do_while %0Vc\M@"G  
  { {vCU^BN,k  
Cond cd; vkh;qPD  
Actor act; $&NbLjeS  
public : >0ssza  
template < typename T > g;ct!f=U  
  struct result_1 OC`QD5  
  { Q9nu"x %  
  typedef int result_type; 6p e4Ni7I2  
} ; hiT9H5 6 >  
Ubpg92  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W|FNDP0  
)8\Z=uC  
template < typename T > Vc{/o=1u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wa@6VY  
  { $t%"Tr  
  do *E$H;wKs8  
    { @$_rEdwi  
  act(t); PwRNBb}6  
  } M~#5/eRX  
  while (cd(t)); x%ZiE5#  
  return   0 ; 8HB?=a2Q<'  
} baA HP "  
} ; mn,=V[f  
#`2GAM];7  
WodF -bE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l ,ZzB,"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X6n|Xq3k  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s; ~J2h[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mq>*W' M  
下面就是产生这个functor的类: -_:JQ  
(d1V1t2r6  
T9,lblU Q  
template < typename Actor > G`&'Bt{Z*  
class do_while_actor NN?Bi=&9  
  { E]D4']  
Actor act; #{.pQi})  
public : =#J 9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g=)U_DPRi  
{"Y]/6  
template < typename Cond > <%T%NjNPQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tauP1&%oH{  
} ; :6qUSE  
{5?!`<fF  
IiQWs1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k)o7COx  
最后,是那个do_ `V$cz88b  
ZhxfI?i)l  
=rE `ib  
class do_while_invoker 0`zm>fh}  
  { JB: mbH  
public : bt. K<Y0  
template < typename Actor > !!\4'Q[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B]CS2LEqh  
  { >V77X+!  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~6pCOS}  
} &ij^FAM  
} do_; h=mI{w*  
J:k@U42  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V_ avaE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \:18Uoe7  
最后来说说怎么处理break和continue "y3dwSS  
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。 P<g|y4h  
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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