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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C6b(\#g(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XpOQBXbt  
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, wijY]$  
1) G6  
.s@[-! p  
#.\X% !  
  class filler N" oJ3-~  
  { %] 7.E  
public : ^KFwO=I@PV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V{kgDpB  
} ; cK+)MFOu+  
CB?H`R pC.  
(fWQ?6[  
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: y]f| U-f:~  
2c<phmiK  
*r]#jY4qx  
~wRozV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z7R+'OC  
&,`P%a&k  
Aaix? |XN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OAz -w  
h%@#jvh?4  
T?FR@. Rm  
n?A;'\cK  
二. 战前分析 "mkTCR^]e  
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。 ,cFp5tV$  
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 (tP^F)}e5  
o>Z+=&BZ@a  
$(%t^8{a~G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yh Ymbu  
  /* --------------------------------------------- */ gG=E2+=uy  
vector < int *> vp( 10 ); bDPT1A`F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .c.#V:XZ#U  
/* --------------------------------------------- */ ;rH@>VrR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c}FZb$q#  
/* --------------------------------------------- */ Yt;.Z$i ,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tI(co5 W  
  /* --------------------------------------------- */ lL:J:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c^8y/wfok  
/* --------------------------------------------- */ }' t*BaU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Djf,#&j!3  
OC[(Eq  
2]*2b{gF,  
{z}OZHJN  
看了之后,我们可以思考一些问题: ) 4'@=q  
1._1, _2是什么? \D #NO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g@lAk%V4  
2._1 = 1是在做什么? =>6'{32W_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 89)rss  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #VEHyz6P  
I2'UC) 0  
_sCpyu  
三. 动工 %fz!'C_4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SSF4P&  
 `#lNur\x  
"L" 6jT  
p(Q5!3C0q  
template < typename T > _\LAWQ|M4[  
class assignment vH#^|u  
  { r 6STc,%5  
T value; +d736lLe%  
public : fhmq O0  
assignment( const T & v) : value(v) {} fm\IQqIK%  
template < typename T2 > p`JD8c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jM90 gPX>,  
} ; R{hKl#j;>  
f+huhJS5e  
iB5Se  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 # -Ts]4v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9YpD\H`  
.r?-O{2t  
!}^ {W)h[  
ZWSYh>"  
  class holder OE/O:F:1j  
  { 3say&|kJ  
public : LdAfY0  
template < typename T > 7 0:a2m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BUcze\+  
  { 2@aVoqrq#  
  return assignment < T > (t); K/jC>4/c/  
} sD* 8:Hl  
} ; LQs2!]?HT  
LEkO#F(  
:WT O*M  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fgP_NYfOj  
<gKT7ONtg  
  static holder _1; b^\u P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写   Hs8c%C  
><[($Gq`g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,P<n\(DQ  
而不用手动写一个函数对象。 a<M<) {$u  
^60BQ{ne  
iFW)}_.  
V Z;ASA?;  
四. 问题分析 -[4Xg!apO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @%K@oDL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (&FSoe/!['  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (AdQ6eGMb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {ls$#a+d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n8[ sl]L  
[= -?n6  
五. 问题1:一致性 4*_9Gl  
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?| M yr [  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5 d S5,  
R$=UJ}>  
struct holder w Maib3Q  
  { EOjo>w>  
  // k9.2*+vvg  
  template < typename T > }}v;V*_V  
T &   operator ()( const T & r) const [|\~-6"7N|  
  { b&Qj`j4]ZM  
  return (T & )r; jnX9] PkJ  
} !~cTe!T  
} ; XFPWW,  
*S_eYKSl  
这样的话assignment也必须相应改动: Dg4 ?,{c9W  
m#mM2Guxe  
template < typename Left, typename Right > !h{qO&ZH=  
class assignment 2`Xy}9N/Y  
  { }r6SV%]:  
Left l; HP2]b?C  
Right r; J A ]s  
public : #n 7uw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "EQ-`b=I4  
template < typename T2 > BM#cosV7%h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "8aw=3A  
} ; ^Pf FW  
C$xU!9K[+  
同时,holder的operator=也需要改动: =usx' #rb  
rE-Xv. |  
template < typename T > 'c\zW mAZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JB a:))lw  
  { Aq}]{gfQ1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _mKO4Atw  
} n0kBLn  
-82Rz   
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。 q3B#rje>h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0}k[s+^  
ig] * Z  
return l(rhs) = r; `AeId/A4n  
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。 `(<XdlOj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u<./ddC  
pm,&kE  
template < typename Tp > ,L^eD>|j5  
class constant_t xj iMM>|n  
  { !dYkvoQNn  
  const Tp t; ad8kUHf  
public : R}a,.C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sve~-aG  
template < typename T > H?8KTl=e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JNRG [j  
  { ]QM6d(zDA  
  return t; _=XzQZT!L  
} 8l0%:6XbI  
} ; gd-4hR  
/Ws@YP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  a= ;7  
下面就可以修改holder的operator=了 &96I4su  
^wCjMi(sj  
template < typename T > |f&)@fUI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .R;HH_  
  { UHF.R>Ry  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8*I43Jtlf,  
} ?h"+q8&  
as- Z)h[B  
同时也要修改assignment的operator() J{Ei+@^/9  
:bFmw dX  
template < typename T2 > abUvU26t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0#KDvCBJ  
现在代码看起来就很一致了。 V}=9S@$o  
Id(o6j^J_  
六. 问题2:链式操作 =xWZJ:UnU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UMuqdLaT9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8P0XY S@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7OYNH0EH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :O)\v!Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aR ao\Wp|  
p#) u2^  
template < typename T > P Ig)h-w?  
struct result_1 _ro^<V$%  
  {  8Br*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (m4`l_  
} ; 2Otd  
YA O, rh  
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: Wo2TU!  
3'8B rK  
template < typename T > z;@;jQ7  
struct   ref  pI|Lt  
  { uuHR!  
typedef T & reference; X90VJb]  
} ; )uiYu3 I  
template < typename T > o {Sc  
struct   ref < T &> \:]Clvc  
  { VG^*?62  
typedef T & reference; q3adhY9|)0  
} ; ?Ko)AP  
:t-a;Q;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #ok1qT9_  
A&rk5y;  
template < typename T > O7 %<(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &duWV6Acw  
  { kB {  
  return l(t) = r(t); o8.KakrPP  
} 0m $f9b|Q?  
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。 ^A dHP!I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?*|AcMw5  
im|( 4 f  
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 #\[h.4i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h`X)sC+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j}3Avu%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 orYE&  
最后的布局是: G=/a>{  
                Add a7s+l=  
              /   \ C']TO/2q  
            Divide   5 z^$DXl@)h  
            /   \ |9T3" _MmJ  
          _1     3 nfET;:{  
似乎一切都解决了?不。 bhDV U(%I6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ma[%,u`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 O*xC}$OOn  
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: u9My.u@-*%  
 P&"8R  
template < typename Right > hJ$o+sl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !|;^  
Right & rt) const 6MQ+![fN  
  { gR}> q4b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l{ja2brX  
} 8+K=3=05#U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v7&oHOk!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ["Mq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 B,@geJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lx$]f)%~  
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。 ivDmPHj{  
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? 8+Sa$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: ' RK .w^  
~sj'GEhEg  
template < class Action > CZ"~N`  
class picker : public Action ?,uTH 4  
  { X-2rC  
public : a,g3 /  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s\i:;`l:=5  
  // all the operator overloaded 3fPd|F.kF  
} ; r8>(ayJ,  
"&;8U.  
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。 n "?It  
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: FeOo;|a  
 uyBmGS2  
template < typename Right > IlQNo 1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ATx6YP@7~  
  { j06?Mm_c2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e59P6/z  
} 6Y?%G>$6  
]Hr:|2 |.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^*JpdmVhu  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n${,r  
WeyH;P=  
template < typename T >   struct picker_maker ; ^+#  
  { qYo"-D*  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  mG4$  
} ; -(*<2Hy4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ETU.v*HT]  
  { {p3VHd#  
typedef picker < T > result; 0kC}qru'  
} ; `q =e<$  
{6H%4n  
下面总的结构就有了: ?4>uGaU\  
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。 #=@H-ZuD7  
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,N"8N{K"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rHe*/nN%*  
至此链式操作完美实现。 4CAV)  
4Uz1~AuNxb  
h1O^~"x  
七. 问题3 )Dn~e#  
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。 V)x(\ls]SX  
&%J+d"n(  
template < typename T1, typename T2 > i T* !3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]j.=zQP?'  
  { 5A|4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vwy10PlqL  
} QY14N{]T\p  
}{FKs!(4  
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: <3?T^/8  
Ce&nMgd~  
template < typename T1, typename T2 > o=/Cje  
struct result_2 R}~p1=D  
  { 9J>b6   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fpMnA  
} ; &qR1fbw"  
]LGp3)T-  
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? 85;hs  
这个差事就留给了holder自己。 Q I!c=:u  
    -anLp8G*  
BP f;!.  
template < int Order > Y)D~@|D,  
class holder; `v2]Jk<  
template <> ?l\1n,!:8  
class holder < 1 > 9iMQq40  
  { P "S=RX#+  
public : >)5=6{x  
template < typename T > [s1Hd~$  
  struct result_1 >| d^  
  { VyRU_<xP  
  typedef T & result; ZHPsGHA  
} ;  ?gZJ v  
template < typename T1, typename T2 > a2:Tu  
  struct result_2 [y^)&L$=  
  { t<`h(RczHI  
  typedef T1 & result; In1VW|4h  
} ; - 0t  
template < typename T > XD1 x*#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iC U [X&  
  { wLa^pI4p ^  
  return (T & )r; r 5$(  
} *~p~IX{  
template < typename T1, typename T2 > m>po+7"b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9ICC2%j|  
  { #3uBq(-Z  
  return (T1 & )r1; >z=_V|^$  
} o;#{N~4[$  
} ; W@S'mxk#*  
= mn jIp  
template <> m~K[+P  
class holder < 2 > HSt|Ua.c/h  
  { |=OO$z;q|  
public : R=D\VIu,Z  
template < typename T > 'WqSHb7  
  struct result_1 %}z/_QZ  
  { %9_wDfw~  
  typedef T & result; jgiP2k[Xom  
} ; v\9:G  
template < typename T1, typename T2 > mwuFXu/  
  struct result_2 )9,*s !)9  
  { +B*8$^,V)  
  typedef T2 & result; >$.u|a  
} ; Q@3.0Hf|{  
template < typename T > wu*WA;FnA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kuh! b`9  
  {  ]Ll <  
  return (T & )r; Q]*YIb~D  
} C,C=W]G  
template < typename T1, typename T2 > +uPN+CgQ@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z_%}pe39B  
  { DSwF }  
  return (T2 & )r2; h]Zc&&+8{  
} $s2-O!P?  
} ; Z$R2Z$f  
D3^[OHi~a  
h;vD"!gP  
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> >。 ? Azpb}#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (vIrXF5Dnj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I3Sl>e(Z  
nsyg>=j  
return l(i, j) = r(i, j); 0/.#V*KM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4'BzW Z;_a  
>Kl78w:  
  return ( int & )i; -X#J<u T/  
  return ( int & )j; 39!o!_g  
最后执行i = j; ^H+j;K{5,  
可见,参数被正确的选择了。 @LY 5]og  
$,k SR}  
O$ i6r]j_  
;(w=}s%]+  
` w Sg/  
八. 中期总结 ";~}"Yz?[  
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: ]\nG1+ta  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K{VF_S:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BfOG e!Si  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z(< E %  
M3Kpp _d_!  
VGcl)fIqw?  
$8&HpX#h$  
,8uu,,c  
y? [*qnPj  
九. 简化 T[)) ful  
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。 0:G@a&Lr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1at$_\{.(  
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: Fm}O,=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 81a&99k#  
  +-*/&|^等 4~a0   
2. 返回引用。 Pyi PhOJe  
  =,各种复合赋值等 \3q{E",\>@  
3. 返回固定类型。 m@JU).NKCS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pi?*rr5WZ  
4. 原样返回。 KGUpXMd^Z  
  operator, v>3ctP {  
5. 返回解引用的类型。 rOY^w9!  
  operator*(单目) 7>{edNy!,  
6. 返回地址。 #},]`"n\  
  operator&(单目) qn@Qd9Sf  
7. 下表访问返回类型。 7kn=j6I  
  operator[] {CH\TmSz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F dv&kK!  
  operator<<和operator>> whKr3)  
P7\(D`  
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。 kSNVI-Wzu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HXU"]s2Z  
{(wV>Oc>Jw  
template < typename Left > $!I$*R&  
struct value_return iy tSC  
  { :&)RK~1m_  
template < typename T > B^Ql[m&5+  
  struct result_1 62EJ# q[  
  { [ur/`   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E08AZOY&g  
} ; B4R,[WE"  
`@.YyPxX\  
template < typename T1, typename T2 > svpWABO  
  struct result_2 ! # tRl  
  { ECkfFE`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q\#3G  
} ; @7lZ{jV$  
} ; jZv8X 5i  
8zj09T[  
l^`!:BOtR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k9 *0xukJ  
>mF`XbS  
下面我们来剥离functor中的operator() 8KWT d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `?JrC3  
#<'/s qL  
return l(t) op r(t) Rl5}W\&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N#.IpY'7Ze  
return op l(t) `ss]\46>  
return op l(t1, t2)  NkO$ M  
return l(t) op (f#W:]o/  
return l(t1, t2) op LO"HwN43h  
return l(t)[r(t)] c<&+[{|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !.t'3~dUf$  
!hH6!G  
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: nBiSc*  
单目: return f(l(t), r(t)); 0^(.(:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U}A+jJ  
双目: return f(l(t)); r~s03g0  
return f(l(t1, t2)); 6C]!>i}U  
下面就是f的实现,以operator/为例 TaolX*$5  
_ux 6SIyp`  
struct meta_divide  j Mp{  
  { b!.# `.  
template < typename T1, typename T2 > G|O"Kv6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W>@%d`>o5  
  { KktTR`W  
  return t1 / t2; RM<\bZPc  
} M2xUs  
} ; bkOm/8k|4  
5 #kvb$97  
这个工作可以让宏来做: }4 $EN  
-nk%He  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tb=L+WAIw  
template < typename T1, typename T2 > \ D[-Ct  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0_]aF8j  
以后可以直接用 0)2lBfHQ&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wG{o bsL.!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V GvOwd)E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v>R.M"f  
V)(pe #P  
w@:o:yLS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [\.>BK  
gdG: &{|x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ))KsQJ"V  
class unary_op : public Rettype .`h+fqa  
  { oNCDG|8z  
    Left l; z:fhq:R(  
public : U_8I$v-~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }bnkTC  
X r)d;@yi  
template < typename T > pH~JPNng  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T8m%_U#b  
      { ZRQPOy  
      return FuncType::execute(l(t)); !CMN/=  
    } |y=gp  
YJL=|v  
    template < typename T1, typename T2 > X1'Ze,34  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ud#8`/!mq  
      { &1u ?W%(Px  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O0{v`|w9+  
    } RCX4;,DHx  
} ; B+B v(p  
Z\7bp&&  
3}gK`1Nq1  
同样还可以申明一个binary_op AN1bfF:C  
z`2d(KE?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kt:%]ZZL  
class binary_op : public Rettype 6?iP z?5  
  { dk]ro~ [  
    Left l; Lul?@>T  
Right r; VN".NEL  
public : Ce)Wvuh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , XR8qi~  
P4AdfHk  
template < typename T > $ta#] >{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Z^GN%Q7a  
      { V9bLm,DtT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }wb;ulN)  
    } 1 `AE]  
|V7a26h  
    template < typename T1, typename T2 > (1HN, iJy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0z xeA +U  
      { MtB:H*pM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1lQ1 0J  
    } b>(l F%M  
} ; Dm^kuTIG  
{2Ibd i  
;5l|-&{@*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [eN{Ft0x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,5?MRqCM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NNdS:(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #e=^-yE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !58JK f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~S6N'$^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &ivIv[LV  
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) eC39C2q\  
下面是修改过的unary_op =+L>^w#6=  
R{B~Now3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8UcT? Zp  
class unary_op |Wgab5D>V  
  { ?C{N0?[P-  
Left l; ZM.g +-9  
  f$'D2o, O  
public : }>:X|4]  
TK>}$.c%+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2fk   
T{M:)}V  
template < typename T > F&~vD  
  struct result_1 pp`U]Q5"gX  
  { G<eJ0S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a+i+#*8wm  
} ; I$LO0avvH2  
jY.%~Y1y  
template < typename T1, typename T2 > e- CW4x  
  struct result_2 zE/(F;> FV  
  { J"MJVMo$T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yB1>83!q  
} ; u2Obb`p S  
?rDwYG(u]@  
template < typename T1, typename T2 > a40BisrD~6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xL"% 2nf  
  { F)w83[5_d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8IH gsW";  
} I2T2'_I  
k#&SWp=  
template < typename T > AF}"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _@;N<$&  
  { YLo$n  
  return OpClass::execute(lt(t)); M[{:o/]<  
} 1aG}-:$t'  
ZM?r1Z4  
} ; ]l'ki8  
{@%(0d{n}  
>cb gL%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug WXU6 J?tIm  
好啦,现在才真正完美了。 ,gc#N  
现在在picker里面就可以这么添加了: +GS=zNw#  
;gnr\C*G  
template < typename Right > W!X]t)Ow  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c,wU?8Nc|$  
  { Sq,ty{j2%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qg!*=<b  
} zY+Et.lg]^  
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。 3(&F.&C$$  
EYG E#C; d  
B_2>Yt"  
9a%@j ]  
nW_  
十. bind ~2431<YV  
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。 PEIr-qs%D  
先来分析一下一段例子 BkfBFUDQ  
!e `=UZe1  
<GRf%zJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9A(K_d-!H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +GU16+w~E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UD`Z;F  
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。 |/;5|  z  
我们来写个简单的。 4?& a?*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: M3 u8NRd5|  
对于函数对象类的版本: %U7f9  
ew$Z5N:  
template < typename Func > x?'%  
struct functor_trait ;hJ*u  
  { A5ID I<a  
typedef typename Func::result_type result_type; Uc0'XPo3I  
} ; ="R6YL  
对于无参数函数的版本: ie5ijkxZ(  
yZ$;O0f&&  
template < typename Ret > ?/MXcI(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~[q:y|3b  
  { `&zobbwq  
typedef Ret result_type; |l(lrJ{  
} ; B31-<w  
对于单参数函数的版本: q"<-  
y(h(mr  
template < typename Ret, typename V1 > (Nb1R"J `  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >L`mF_WG  
  { ;_5 =g  
typedef Ret result_type; |7x^@i9w  
} ; [frD L)  
对于双参数函数的版本: R}9jgB  
2z# @:Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EsB'nf r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2(/ /slP  
  { $yFuaqG`Wo  
typedef Ret result_type; KocXSh U  
} ; Qmx~_  
等等。。。 ^3o8F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [F[<2{FQF  
}zxh:"#K  
template < typename Func > jdf)bO(9#  
struct func_return WC*:\:mh  
  { e*6` dz@  
template < typename T > G%jJ>T4  
  struct result_1 Q8cPKDB  
  { wg_CI,Kq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t>@3RBEK  
} ; d|+jCTKS  
_hL4@ C  
template < typename T1, typename T2 > gr{Sh`Cm-  
  struct result_2 Bl\kU8O-  
  { Atq2pL"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L)Ar{*xC  
} ; }QW~.>`  
} ; W?J[K;<  
S_VncTIO  
-f|^}j?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @SG"t,5s  
+u:O AsR  
template < typename Func, typename aPicker > "gajBY  
class binder_1 8A u<\~p  
  { ND1%s &  
Func fn; u!Nfoq&'u  
aPicker pk; V?dK*8s  
public : g] C3 lf-  
 ^-*Tn  
template < typename T > QN&^LaB<T  
  struct result_1 R&_\&:4f  
  { 9OT4j Am  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )TG0m= *  
} ; i3&B%JiLX  
)K%O/H  
template < typename T1, typename T2 > Fd,+(i D  
  struct result_2 xj q7%R_,  
  { B%:9P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q <-%jBP  
} ; }\L !;6oy  
'Qq_Xn8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =,8Eo"~\  
b<V./rWIB  
template < typename T > nEcd+7(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,3- -ERf  
  { 6 %k+0\d  
  return fn(pk(t)); :`^3MMLO  
} bKJ7vXC05  
template < typename T1, typename T2 > yO,`"Dc_0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xP6?es`  
  { JrWBcp:Y  
  return fn(pk(t1, t2)); jo3}]KC !  
} B"Kce"!  
} ; P ^<0d'(  
zM r!WoW  
/j69NEl  
一目了然不是么? l(w vQO  
最后实现bind ck_fEF  
b hr E  
?(ls<&s{w  
template < typename Func, typename aPicker > 8u5 'g1M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,\9mAt1O  
  { S O:V|Tfj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^N2M/B|0  
} BS,5W]ervE  
,ibPSN5Ca  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DEQE7.]3q  
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。 CL'Xip')T  
x gT~b9  
十一. phoenix ~z _](HKoS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @?7{%j*  
3JZWhxkf[$  
for_each(v.begin(), v.end(), {+ 6D-rDw  
( oTD-+MZn  
do_ SM /ykk  
[ pz35trW  
  cout << _1 <<   " , " $FusDdCv3  
] d O46~  
.while_( -- _1), |*c\6 :  
cout << var( " \n " ) o|;eMO-  
) waWKpk1Wo  
); ^g-t#O lD?  
zIm_7\e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  c(V=.+J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N>pmhskN?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H1%[\X?=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g;!@DVF$  
?X#/1X%u:  
@6 ;oN  
template < typename Cond, typename Actor > bA<AG*  
class do_while \aVY>1`  
  { z'oiyXEE3  
Cond cd; ) {  
Actor act; W\qLZuQ  
public : G]mWaA  
template < typename T > >'}=.3\  
  struct result_1 h#m:Y~GoF  
  { $# !UGY  
  typedef int result_type; Ed^uA+D  
} ; qQxA@kdd  
V@ _-H gg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (e8G (  
LZc$:<J<6  
template < typename T > lTr*'fX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a\{1UD  
  { P wB g  
  do %nmY:}um  
    { [l':G]  
  act(t); M. )}e7  
  } ^6a S]t  
  while (cd(t)); * K,hrpYR  
  return   0 ; $' (QTEM  
} ) Kc%8hBv  
} ; 6mu<&m@  
)W1(tEq59  
BU9J_rCIv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Zgg'9E  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  gmRT1T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Jh43)#G-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zRV!(Y  
下面就是产生这个functor的类: nJleef9  
]dHB}  
^.D}k  
template < typename Actor > a;"Uz|rz  
class do_while_actor 1^L`)Up  
  { _^ q\XPS  
Actor act; rps(Jos_~  
public : .~q)eV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;NH~9# t:  
!6zyJc @01  
template < typename Cond > T3Frc ]6,4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nw0L1TP/J  
} ; MCk^Tp!  
n1*&%d'7  
?h!t$QQ!M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W}XYmF*_?  
最后,是那个do_ `l>93A  
-=$% {  
d /B'[Ur  
class do_while_invoker _)KY  
  { dh^+l;!L  
public : IV{FH&t^T"  
template < typename Actor > [dj5 $l|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u R\m`  
  { rQ    
  return do_while_actor < Actor > (act); %M{k.FE(  
} M%$ DT  
} do_; ?wd|G4.Vo  
I?a8h`WS+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,AH0*L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4K9Rpm  
最后来说说怎么处理break和continue 'aD6>8/Hj  
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 8!]:  
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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