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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m=1N>cq '  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h<h%*av|  
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, L@rcK!s,lD  
OMk y$d#  
Qry@ s5  
;'gWu  
  class filler xW+6qtG`  
  { 9V a}I-  
public : '"52uZ{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^23~ZHu  
} ; m%0p\Y-/  
I<DL=V  
7:e{;iG  
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: ynp8r f  
YByLoM*  
+l42Awl>K  
.S EdY:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V_)-#=J  
),_@WW;k  
uIY#e<)}G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n5|fHk^s  
]|#+zx|/D  
"BAK !N$9  
g9OY<w5s]  
二. 战前分析 BqEI(c 6  
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。 r[e##M  
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 (xycJ`N  
?C]vS_jAh  
??5Q)Erm1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pG_;$8Hc  
  /* --------------------------------------------- */ k``_EiV4t  
vector < int *> vp( 10 ); pt?bWyKG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >k|5Okq g  
/* --------------------------------------------- */ ]43/`FX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L]7=?vN=8  
/* --------------------------------------------- */ />C^WQI^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +8T?{K  
  /* --------------------------------------------- */ rD tY[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K&u_R  
/* --------------------------------------------- */ 1pVS&0W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .C%<P"=J4h  
D#aDv0b  
b\f O8{k  
#x@$ lc=k3  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nd4f^Y   
1._1, _2是什么? ]dVGUG8  
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。 4>YR{  
2._1 = 1是在做什么? ]U?^hZ_  
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。 <(#(hDwy  
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。 0J*??g-n  
*YI98  
yHYsZ,GE  
三. 动工 #Bze,?@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I]|Pq  
oE @a'*.\  
; T\%|O=Ke  
hXw]K"  
template < typename T > RIR\']WN  
class assignment _1X!EH"  
  { q$L%36u~/  
T value; '$Dn  
public : 2 B1q*`6R  
assignment( const T & v) : value(v) {} P.se'z)E  
template < typename T2 > 85= )lu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rCEyQ)R_}  
} ; !"AvY y9  
m~BAyk^jo3  
F-QzrquS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Xxj- 6i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8bGd} (  
%X]jaX 7  
E*& vy  
Ha#= (9.  
  class holder d2FswF$C  
  { -12UN(&&Z  
public : m[osg< CR_  
template < typename T > @ )F)S 7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >-?f0 K  
  { =>S]q71  
  return assignment < T > (t); 5PCqYN(:B  
} `?H]h"{7Q  
} ; t|?ez4/{z  
j a[Et/r  
@/~omg}R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [&[k^C5  
HdI8f!X'TG  
  static holder _1; b)#hSjWO#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DPY}?dC  
QpH'PYy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jumgb  
而不用手动写一个函数对象。 O^PKn_OJ  
u]wZQl#-  
R+:yVi[F]U  
hR n<em  
四. 问题分析 m,28u3@r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;1W6G=m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  'c&Ed  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OdbEq?3S/?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "9uKtQS0o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mM~qBrwL  
8,Z_{R#|  
五. 问题1:一致性 ' {OgN}'{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| OKZV{Gja  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g'f@H-KCD  
 N];NAMp  
struct holder iXkF1r]i  
  { &AMl:@p9  
  // mUC)gA/  
  template < typename T > +QavYqPF  
T &   operator ()( const T & r) const A Q U+mo  
  { L+F@:H6/0  
  return (T & )r; f)rq%N &  
} o|^3J{3G  
} ; S72+d%$  
5ta `%R_  
这样的话assignment也必须相应改动: 4B;=kL_f  
f`(UQJ  
template < typename Left, typename Right > S}3fr^{.  
class assignment ssA`I<p#  
  { ,,.QfUj/&  
Left l; 6- YU[HF  
Right r; "Y.tht H  
public : !TH) +zi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kn{4;Xk\  
template < typename T2 > 3NqB <J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \\ij(>CI  
} ; :G=fl)!fE  
Ny7S  
同时,holder的operator=也需要改动: y7cl_rK  
l4YbKnp]  
template < typename T > c]<5zyl"j1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0o4XUW   
  { ]mq|w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &B;~  
} p>N(Typ0b  
*R,5h2;  
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。 `hm-.@f,9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?<,l3pwqa  
A2FYBM`Q&D  
return l(rhs) = r; }K>d+6qk5  
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。 \K{ z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {?0lBfB"  
3%|&I:tI  
template < typename Tp > i"FtcP^  
class constant_t zk+9'r`-D  
  { {z|)Njhg  
  const Tp t; ,ng Cv;s  
public : S?LQu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2.y-48Nz  
template < typename T > dQX6(J j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const := V[7n])  
  { v~C Czg  
  return t; :4w ?#  
} U>SShpmZA  
} ; 3&4(ZH=  
}6~hEc*/"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M0"_^?  
下面就可以修改holder的operator=了 y<3-?}.aZ  
e{H=dIa+  
template < typename T > V &T~zh1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MJ)RvNF  
  { 8W7J3{d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3M`M  
} v/plpNVp >  
>6-`}G+|  
同时也要修改assignment的operator() hfB%`x#akQ  
.V<+v-h  
template < typename T2 > hZ,_ 6mNg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I 34>X`[o  
现在代码看起来就很一致了。 @1j   
}>|s=uGW  
六. 问题2:链式操作  /maJtX'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W@IQ^ }E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,qwuLBW  
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。 MN>b7O \.?  
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。 9=tIz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d-ko ^Y0  
G*MUO#_iuh  
template < typename T > 7A7?GDW  
struct result_1 8Fh)eha9f  
  { >'$Mp<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y@iS_lR  
} ; .Hm>i  
>:!5*E5?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /nsX]V6i  
pki%vRY  
template < typename T > r5/0u(\LB  
struct   ref FV!q!D  
  { T::85  
typedef T & reference; 8,%^ M9zBP  
} ; gJ{)-\  
template < typename T > Fo_sgv8O<  
struct   ref < T &> Ax@$+/Z!  
  { ~~P5k:  
typedef T & reference; kTB 0b*V  
} ; Zx@a/jLO[n  
'LC1(V!_j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gD?l-RT>  
$PPi5f}HD  
template < typename T > .<FH>NW)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sP~<*U.7  
  { j$:~Rek  
  return l(t) = r(t); 00y!K m_D  
} uzPV To|=  
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。 q`-N7 ,$T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xo&_bMO  
^ @5QP$.  
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 BxmWIItz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3d]S!=4H"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w& #]-|$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &z3o7rif$  
最后的布局是: @.l@\4m  
                Add T -2t.Xs  
              /   \ aXYY:;  
            Divide   5 6 gE7e|+  
            /   \ Vb_4f"  
          _1     3 ,4$>,@WW~  
似乎一切都解决了?不。 P@B]  
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。 x9g#<2w8  
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。 p6@)-2^  
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: n\DV3rXI9  
{tZ.v@  
template < typename Right > Lq^)R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {\5  
Right & rt) const =T@1@w  
  { ZBthU")?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <'*LRd$1  
} 0~S^Y1hH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AkV#J, 3LC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Hn"RH1Zy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9A=,E&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4HlQ&2O%#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 IJ"q~r$  
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? (A#^l=su  
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: VONDc1%ga  
eauF ~md,  
template < class Action > 0h_|t-9j  
class picker : public Action Y3b *a".X  
  { Yq KCeg  
public : %u'u kcL7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6&x@.1('z  
  // all the operator overloaded 0,")C5j  
} ; ZE}}W _  
:I#V.  
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。 &QgR*,5eo  
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: SJ,v?=S!  
C'x&Py/#  
template < typename Right > :o3N;*o>)0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T~e.PP  
  { ,J@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S1_RjMbYM  
} #6=  
rILYI;'o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l f, 5w  
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。 ?caSb =f  
[W&T(%(W-  
template < typename T >   struct picker_maker 4r}51 N\  
  { %ET+iIhK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z T%5T}i  
} ; <5051U Eu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2+XA X:YD  
  { })%{AfDRF  
typedef picker < T > result; h_'*XWd@  
} ; }K(TjZR  
9* M,R,y  
下面总的结构就有了: @yYkti;4-  
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。 zb3t IRH  
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。 =s6 opL)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 59u }W 0  
至此链式操作完美实现。 l/5 hp.  
[/r(__.  
oB7_O-3z  
七. 问题3 _[BP 0\dPW  
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。 hZb_P\1X  
/n&&Um\  
template < typename T1, typename T2 > :2`e(+Uz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,P0) 6>  
  { 8s@3hXD&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >t+P(*u  
} nw<uyaU-t  
f o3}W^0  
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: ;uGv:$([g  
:3 mh@[V  
template < typename T1, typename T2 > flx(HJK  
struct result_2 @6.vKCSE  
  { ]SEZaT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sI2^Qp@O1  
} ; Ewz!O`  
QT}tvm@PMq  
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? <P<z N~i9j  
这个差事就留给了holder自己。 .%-8 t{dt  
    c+ie8Q!  
X?Q4}Y  
template < int Order > h";L  
class holder; 53 h0UL  
template <> ca9X19NG  
class holder < 1 > * T1_;4i  
  { {!`6zBsP  
public : #vlgwA  
template < typename T > lOp`m8_=  
  struct result_1 %C]>9."  
  { Fr-SvsNFB  
  typedef T & result; dO\"?aiD  
} ; p#tI;"\y  
template < typename T1, typename T2 > ]4e;RV-B  
  struct result_2 zt%Mx>V@  
  { v$9y,^p@e  
  typedef T1 & result; pgo$ 61  
} ; DmcZta8n]  
template < typename T > 1Y,Z %d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yhJ@(tu.Gd  
  { :4|4=mkr  
  return (T & )r; !)$Zp\Sg  
} ~TtiO#,t  
template < typename T1, typename T2 > +ZV5o&V>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rm_Nn8p,  
  { Hn:Crl y#  
  return (T1 & )r1; 7+*WH|Z@  
}  D%Z|  
} ; W+* V)tf  
?JUeuNs9  
template <> O6Y0XL  
class holder < 2 > j<$2hiI/?&  
  { l,).p  
public : eS! /(#T  
template < typename T > khd4ue$  
  struct result_1 >Q*Wi  
  { \)e'`29;  
  typedef T & result; 6LhTBV  
} ; v:#tWEbo-  
template < typename T1, typename T2 > [F7hu7zY8  
  struct result_2 Bw yx c  
  { -\MG}5?!  
  typedef T2 & result; FI.\%x  
} ; d(K +);!  
template < typename T > v[<T]1=LRC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O.M 1@w]  
  { 6u%&<")4HP  
  return (T & )r; 4M T 7`sr  
} |j|rS5  
template < typename T1, typename T2 > Gw` L"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VEH>]-0K  
  { gG uO  
  return (T2 & )r2; 05R@7[GWq  
} HOi`$vX }N  
} ; y`Z\N   
Wn6Sn{8W{  
l-3~K-k<@  
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> >。 Ort(AfW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p<%d2@lp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \7_y%HR  
r_d! ikOT(  
return l(i, j) = r(i, j); qgB_=Q#E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /kG_*>.Z  
3' 'me  
  return ( int & )i; IGgL7^MF  
  return ( int & )j; ,: ^u-b|  
最后执行i = j; ~"bV L[  
可见,参数被正确的选择了。 *^r}"in  
o;*Q}Gr<M  
fV~~J2IK  
_v:SP LU  
`@%LzeGz  
八. 中期总结 ` %}RNC  
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: -RLOD\ZBh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;@J}}h'y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (At$3b6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @+DX.9  
fsXy"#mOkD  
d_ CT $  
VaPG-n>Vf  
eH,or,r  
{)Xy%QV  
九. 简化 j1Ezf=N6`  
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。 4z)]@:`}z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {[F A#  
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: a.Vuu)+Quw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h`KU\X ) A  
  +-*/&|^等 <naz+QK'  
2. 返回引用。 [B3RfCV{  
  =,各种复合赋值等 SWLo|)@[/  
3. 返回固定类型。 q\)-BXw:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T{'RV0%   
4. 原样返回。 0\$2X- c  
  operator, 1x^GWtRp  
5. 返回解引用的类型。 {+Jv+J9  
  operator*(单目) Hp?/a?\Xm  
6. 返回地址。 #E]59_  
  operator&(单目) 4K74=r),i  
7. 下表访问返回类型。 *ui</+  
  operator[] QL*IiFR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vSh`&w^*  
  operator<<和operator>> ?ubro0F:  
5-M-X#(  
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。 AwN!;t_0+N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !'Kj x  
LQ% `c  
template < typename Left > t<qiGDJ<d  
struct value_return nFn5v'g  
  { N g,j#  
template < typename T > V.Mry`9-  
  struct result_1 T C"<g  
  { p[cX O=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; adw2x pj  
} ; .(vwIb8\_  
%)wjR/o  
template < typename T1, typename T2 > Hv, LS ;W  
  struct result_2 45oR=At n  
  { ^}r1;W?n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T0 {Lq:  
} ; r*Xuj=  
} ; ;d?R:Uw8  
F[0]/  
~ K=b\xc^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Mp]rUPK  
pJ{Y lS{  
下面我们来剥离functor中的operator() W>LR\]Ti@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D,6:EV"sa  
t&p|Ynz?i  
return l(t) op r(t) Dzbz)Zst  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &wX]_:?  
return op l(t) cnLro  
return op l(t1, t2)  3CJwj  
return l(t) op KTv$  
return l(t1, t2) op -YE^zzh  
return l(t)[r(t)] ;Qq\DFe.w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~5g~;f[4  
`{Ul!  
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: ])!*_  
单目: return f(l(t), r(t)); wS*E(IAl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q.[0ct  
双目: return f(l(t)); P*o9a  
return f(l(t1, t2)); ;PH~<T  
下面就是f的实现,以operator/为例 qb4z T  
'VbiVLWD  
struct meta_divide ME dWLFf  
  { UI#h&j5pW  
template < typename T1, typename T2 > W4N{S.#!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F5Va+z,jg  
  { j@9T.P1  
  return t1 / t2; Q20 %"&Xp]  
} he4(hX^  
} ; Y0>y8U V  
*2?@ |<(r  
这个工作可以让宏来做: &FD>&WRV  
iB{V^ksU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]?*wbxU0  
template < typename T1, typename T2 > \ 7 3m1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f<H2-(m  
以后可以直接用 yjAL\U7`T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7L??ae  
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 ]-q;4.  
(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。。。) #F#%`Rv1  
nK,w]{<wG!  
hQ i2U  
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 RZ7@cQY  
>/|*DI-HJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uv.)?YeGh  
class unary_op : public Rettype nlYNN/@"  
  { OCUr{Nh  
    Left l; kl`W\tF  
public : HhpDR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G?ZXWu.  
;fJ.8C  
template < typename T > TN.rrop`#g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uc=B,3  
      { Fp:'M X  
      return FuncType::execute(l(t)); q@qsp&0/  
    } "#]$r  
e!Hhs/&!T  
    template < typename T1, typename T2 > _^;Z~/.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : 'c&,oLY  
      { xmG<]WF>E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G#CXs:1pd+  
    } liZxBs :%i  
} ; hj:,S |  
*Uh!>Iv;  
RpK@?[4s  
同样还可以申明一个binary_op g*Phv|kI  
K8~d^G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +:f"Y0  
class binary_op : public Rettype hc1N ~$3!G  
  { `gJ(0#ac  
    Left l; Gq6*SaTk  
Right r; ?`#Khff?  
public : y*? Jui Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nEfK53i_  
<[v[ci  
template < typename T > %RVZD#zr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nl/dX-I  
      { JVJMgim)0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \lY_~*J  
    } 4JEpl'5^Q  
/mHqurB  
    template < typename T1, typename T2 > } #J/fa9 !  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J05e#-)<K  
      { !W\+#ez  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2T1q?L?]  
    } cR{#V1Z  
} ; ~?dI*BZ)]  
v^iAD2X/F  
: +u]S2u{  
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 &L:!VL{I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @co S+t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G)YcJv7  
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。 *_e3 @g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N;R^h? '  
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。。。 LLI.8kn7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 43w}qY1  
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) lMt=|66  
下面是修改过的unary_op O2+6st  
edD)TpmE,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > No$3"4wk  
class unary_op  bLL2  
  { FsPw1A$y  
Left l; : DNjhZ  
  RNL9>7xV  
public : D=$)n_F  
wq{hF<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;|RTx  
Q/?$x*\>  
template < typename T > [KQi.u  
  struct result_1 {_}I!`opr$  
  { gr{ DWCK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _GPe<H  
} ; 3R/bz0 V>  
Smh,zCc>s  
template < typename T1, typename T2 > 5(2;|I,T  
  struct result_2 SJLis"8  
  { l}h!B_P'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zCA2X !7F  
} ; K:M8h{Ua  
K}y f>'O  
template < typename T1, typename T2 > 0J|3kY-n>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @iiT<  
  { +_!QSU,@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W)/#0*7  
} TpaInXR  
K"6vXv4QO  
template < typename T > iscz}E,Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Z#-Ht  
  { X2_=agEP  
  return OpClass::execute(lt(t));  }ZI7J  
} Ef\ -VKh  
$qiya[&G4  
} ; 9sP0D  
#tHK"20  
c L]1f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~u{uZ(~  
好啦,现在才真正完美了。 SM '|+ d  
现在在picker里面就可以这么添加了: bcyzhK=  
1 zZlC#V  
template < typename Right > 3$tdwe$S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |)&%A%m  
  { GyIV Hby  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xvv6~  
} O1lNAcpeM  
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。 _!6jR5&r,  
6863xOv{T  
1oS/`)  
#WuBL_nZ~  
u, ff>/1  
十. bind s7<AfaJPF  
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。 #spCtZE  
先来分析一下一段例子 | Iib|HQ)  
^~dWU>  
]d]]'Hk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dM5-;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,}PgOJZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a#4?cEy  
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。 bOB \--:]  
我们来写个简单的。 }EPY^VIw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [GR; ?R5  
对于函数对象类的版本: a[C@  
KXy6Eno  
template < typename Func > $ `c:&  
struct functor_trait 9Na$W:P c  
  { @F eTz[  
typedef typename Func::result_type result_type; "[k3kAm  
} ; #R"*c hLV  
对于无参数函数的版本: p?!/+  
x Ar\gu  
template < typename Ret > 8m MQ[#0:}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ulyue  
  { = &]L00u.  
typedef Ret result_type; ^c<Ve'-  
} ; Wri<h:1  
对于单参数函数的版本: b sX[UF  
53D]3  
template < typename Ret, typename V1 > .]u /O`c]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d~H`CrQE*  
  { ?}0,o.  
typedef Ret result_type; |N2#ItBbW  
} ; >j/w@Fj  
对于双参数函数的版本: WLT"ji0w2  
Tx D#9]Q`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2 nCA<&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6'/ #+,d'  
  { E fDH6  
typedef Ret result_type; 6 N4~~O  
} ; \85i+q:LuA  
等等。。。 gJXaPJA{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }OUtsh]y  
AKC`TA*E  
template < typename Func > +whDU2 "  
struct func_return W4S,6(  
  { Xhm c6?  
template < typename T > DU S6SO  
  struct result_1 SU0 hma8  
  { ! mHO$bQ"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fVlB=8DNk&  
} ; 5+'<R8{:,  
GJrG~T  
template < typename T1, typename T2 > C_Dn{  
  struct result_2 ;+%rw2Z,B  
  { r&CiSMS*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t0S 1QC+  
} ; Cy e.gsCT  
} ; z_HdISy0  
3w=J'(RU  
Vk suu@cch  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5+vaE 2v  
L,\Iasv  
template < typename Func, typename aPicker > aUp g u"  
class binder_1 80I#TA6C  
  { g#bRT*,L  
Func fn; ^W ^OfY  
aPicker pk; @dK Tx#gZ  
public : 7I}uZ/N  
Y]>t[Lo%  
template < typename T > hb$Ce'}N  
  struct result_1 7dWS  
  { ,bi^P>X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R_C)  
} ; TbU#96"~.  
4 KiY6)  
template < typename T1, typename T2 > (=0.inZ  
  struct result_2 XSR 4iu  
  { V0@=^Bls  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; # d  
} ; Vr}'.\$  
l#o ~W`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aN?zmkPpov  
)5, v!X)  
template < typename T > <I?Zk80  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -RwE%  cr  
  { 1zv'.uu.,  
  return fn(pk(t)); :;}P*T*PU  
} $FVNCFN%  
template < typename T1, typename T2 > ]^E?;1$f?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const la!~\wpa  
  { dPlV>IM$z  
  return fn(pk(t1, t2)); }vuO$j  
} CJY$G}rk  
} ; FrS]|=LJhX  
Ui~>SN>s  
@"A4$`Xi3  
一目了然不是么? oR'm2d^  
最后实现bind [,Gg^*umS  
(QEG4&9  
+7Gwg  
template < typename Func, typename aPicker > QRUz`|U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [0!(xp^  
  { 01]f2.5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d{?LD?,)  
} us-L]S+lm  
j#|ZP-=1_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -@'FW*b  
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。 Lbgi7|&  
i1UsIT  
十一. phoenix e'~3oqSvR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q ,g\  
dO'(2J8  
for_each(v.begin(), v.end(), ytImB`'\  
( 5m@V#2^P  
do_ ?<!|  
[ oH@78D0A  
  cout << _1 <<   " , " |yCMt:Hk  
] 6k%f  
.while_( -- _1), e~OpofJNb  
cout << var( " \n " ) 2y4bwi  
) *dQSw)R  
); ES[G  
f*Hr^b}`8  
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: z{ dEC %  
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 &C}*w2]0S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =_CzH(=f#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rq{$,/6.  
}BEB1Q}L  
w;M#c Y  
template < typename Cond, typename Actor > 81F9uM0  
class do_while vM={V$D&  
  { e\rp)[>'  
Cond cd; $xsd~L &  
Actor act; ZJoM?g~WFI  
public : 6tZI["\   
template < typename T > awRX1:T#;O  
  struct result_1 ~N4m1s"  
  { _`X:jj>  
  typedef int result_type; Gv&V|7-f0  
} ; P \I|,  
Pz7XAcPQ(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }>\C{ClI  
kh<2BOV  
template < typename T > ctQ/wrkU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :FF=a3/"6  
  { 4eu O1=  
  do gXU8hTd8  
    { u8^lB7!e/  
  act(t);  7GGUV  
  }  *CMx-_  
  while (cd(t)); BT$_@%ea&  
  return   0 ; )J |6-C  
} TeQV?ZQ#}  
} ; xdPx{"C 3  
DU^loB+  
BtZyn7a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l (o~-i\M  
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。 _1^'(5f$  
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。 y_,bu^+*  
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。 c-w)|-ac.  
下面就是产生这个functor的类: z:O8Ls^\T  
)7@0[>  
]e3Ax(i)  
template < typename Actor > DG/Pb)%Y  
class do_while_actor okXl8&mi  
  { 9WHddDA  
Actor act; HW|IILFB  
public : [ ~,AfY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kAx4fE[c  
\e_O4  
template < typename Cond > M|-)GvR$J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N`i/mP  
} ; fA-7VdR`R  
KoYF]  
pAEx#ck  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~[: 2I  
最后,是那个do_ t^HRgY'NjM  
*j=% #  
GbyJ:  
class do_while_invoker Ac6=(B  
  { %y@AA>x!  
public : ysN3  
template < typename Actor > 2 c}E(8e]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rcv9mj]l  
  { <3iMRe  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0(I j%Wi,  
} $'TM0Yu,  
} do_; a.'*G6~Qgw  
^.tg7%dJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GILfbNcd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qR.Q,(b|  
最后来说说怎么处理break和continue N!32 wJ  
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。 ^8tEach  
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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