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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "%8A :^1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uQLlA&I"  
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, +w| 9x.&W  
m8+(%>+7  
l^NC]t  
D}Ilyk_uUw  
  class filler F="z]C;u  
  { ~#:e*:ro  
public : AV&yoag1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jn9 ShF  
} ; ZA#y)z8!E  
wN37zPnV~  
5TBI<K  
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: WKA'=,`v  
D 7shiv|,  
6*GjP ;S =  
VS?@y/\In  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `29TY&p+"  
t qOi x/  
4aZCFdc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c(- Mc6  
P 2n2 Qt2  
X_; *`,<T  
B'>*[!A  
二. 战前分析 bm&87  
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。 ]8U ~Iy  
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 . ,NB( s`  
KiLvI,9y  
;~HNpu$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yeD_j/  
  /* --------------------------------------------- */ 'Tb0-1S?  
vector < int *> vp( 10 ); ?SY<~i<K-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 71B3a  
/* --------------------------------------------- */ nN`"z3o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AZFWuPJo  
/* --------------------------------------------- */ |U[y_Y\a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q882B1H  
  /* --------------------------------------------- */ r -f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d+z[\i  
/* --------------------------------------------- */ ioIv=qGdiP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G2mNm'0  
=.m6FRsU  
<z#BsnjW{  
Zcd7*EBdx  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rag iV6c  
1._1, _2是什么? 2?i\@r@E|  
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。 j~ym<-[{a  
2._1 = 1是在做什么? 1q~LA[6  
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。 !"4w&bQ  
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。 SqB/4P   
m>Ux`Gp+  
{ctwo X[;  
三. 动工 z<C[nR$N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OKY+M^PP  
5S/>l_od$2  
f==*"?6\  
0*(K DDv  
template < typename T > GXb47_b^  
class assignment +}!DP~y+  
  { ZW ye> ]  
T value; t/:w1rw  
public : O4+F^+qN  
assignment( const T & v) : value(v) {} <GWR7rUH  
template < typename T2 > ZL91m`r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,zgNE*{Y"4  
} ; N2~$r pU3  
6c\DJD  
:zL393(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 < tQc_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]UUI~sFE  
7u%a/<  
QJ<[Zx  
(-(*XNC  
  class holder H/i<_LP  
  { (DJvi6\H  
public : >a]t<  
template < typename T > ' Js?N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r=csi  
  { CM 9P"-  
  return assignment < T > (t); i>Iee^_(  
} 7Jx%JgF  
} ; )*[ ""&  
.)ST[G]WK  
O<`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: F!CAitxd  
Dr 'sIH^  
  static holder _1; [,7-w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ('WY5Yps  
D9^7m j?e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oeN zHp_  
而不用手动写一个函数对象。 #\b ;2>  
agY5Dg7  
[-VGArD[k,  
"|4jP za  
四. 问题分析 E/"SU*Co  
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{C#F  
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。 ;QidDi_s>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IxP^i{/1?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v' 0!=r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Iq,v  
uYTCdZQh  
五. 问题1:一致性 ~PYFYjHC  
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?| F"BL #g66  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .}p|`3$P  
G^KC&  
struct holder 4$i}Xk#3  
  { 6F ;Or  
  // LVmY=d>  
  template < typename T > N*1  
T &   operator ()( const T & r) const 5DSuUEvWcL  
  { J 9a $AU*  
  return (T & )r; {5 Kz'FT  
} e`ex]py<C  
} ; !w=,p.?V=  
.Cfp'u%\;  
这样的话assignment也必须相应改动: #11RLvDQd  
\1{_lynD  
template < typename Left, typename Right > k#jm7 +  
class assignment Cgo XZX  
  { N(7u],(Om  
Left l;  8bbVbP  
Right r; ~>w:;M=sV8  
public : BK*UR+,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >t,O2~  
template < typename T2 > YE_6OLW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1)Eq&ASB  
} ; {_Np<r;j<  
|` v^d|  
同时,holder的operator=也需要改动: [)iN)$Mv  
~ a >S#S  
template < typename T > dgY5ccP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ecT]p  
  { s[Gswd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }#|2z}!  
} [k ~C+FI  
z"3H{ A  
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。 .)0gz!Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [ )k2=67  
`OLB';D  
return l(rhs) = r; 5C65v:Q`N  
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。 @|'Z@>!/pV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wNR=?Z~  
6>lW5U^yA\  
template < typename Tp > EGEMZCdk2  
class constant_t `=v@i9cTZ  
  { No~ 6s.H  
  const Tp t; =ty2_6&>  
public : X$PS(_M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;Lqm#]C  
template < typename T > I2W{t l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'Dq"e$JM<  
  { O E]~@eU  
  return t; CL )%p"[x  
} 8ur_/h7  
} ; YiO3<}Uf  
U#$:\fT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P8u"T!G  
下面就可以修改holder的operator=了 ?qIGQ/af&  
^:U;rHY  
template < typename T > g.=!3e&z%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s1v{~xP  
  { %27G2^1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H'']J9O  
} >LCjtm\  
LsnXS9_  
同时也要修改assignment的operator() zM)M_L  
I>!|3ElT  
template < typename T2 > .$OjUlzr-H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hOV_Oqe4?  
现在代码看起来就很一致了。 1k`|[l^  
 rA2qV  
六. 问题2:链式操作 7%X+O8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fA;x{0CAMX  
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。 83X/"2-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。 75PS^5T,  
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。 oX2r?.j#M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KM EXT$p  
gMCy$+?  
template < typename T > lej^gxj/2  
struct result_1 Wl?<c uw00  
  { n/Or~@pHD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MR[N6E6Mg  
} ; 3!1&DII4  
40rZ~!}  
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: ;\1b{-' l  
5,Qy/t}K  
template < typename T > 9B& }7kk  
struct   ref >&g2 IvDS  
  { 0;'j!`l9  
typedef T & reference;  hgNY[,  
} ; ;A`IYRzt  
template < typename T > *-+C<2"  
struct   ref < T &> ,Z >JvTnH  
  { OrzM hQaf  
typedef T & reference; r';Hxa '  
} ; 3KR2TcT#{  
|:{g?4Mi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hLCsQYNDU  
9$8X> T^   
template < typename T > $]xE$dzJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Fo  
  { 6_x}.bkIx=  
  return l(t) = r(t); 3{I=.mUUm  
} ^"PfDTyA  
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。 $HP/c Ku  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5^bh.uF  
3KB| NS  
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 4,o %e,z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `e4o1 *  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZE{aS4c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JvT %R`i  
最后的布局是: N;e}dwh&  
                Add !^n1  
              /   \ eUi> Mp  
            Divide   5 PV5-^Y"v  
            /   \ &II JKn|_  
          _1     3 j0Id!o  
似乎一切都解决了?不。 S5zpUF=  
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。 A&x ab  
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。 tj`tLYOZ@-  
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: ]:[)KZ~  
9<+;hH8J_r  
template < typename Right > vQ?MM&6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h2im sjf  
Right & rt) const Vf@S8H  
  { 3Pw %[q=g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9;}L{yve  
} "TEBByO'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~NTDG  
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。 JS }_q1H  
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。 U&tfl/  
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。 yd\5Z[iEp  
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。 <>ZBW9  
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? ^\xCqVk_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: ^Tb}]aHg  
*##QXyyg  
template < class Action > *C[4 (DmB  
class picker : public Action k^L#,:\&V  
  { GLbc/qs  
public : Gsx^j?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EOMuqP)  
  // all the operator overloaded O7Y P_<,#  
} ; )*q7pO\cty  
&<\4q  
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。 IBn'iE[>  
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: TyxU6<>4J4  
!Qj)tS#Az  
template < typename Right > &;SwLDF"1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]<&B BQ  
  { @]?? +f}#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cij]&$;Q  
} K|P9uHD  
cKvAR5|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \;A50U|r  
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。 # CP9^R S  
7UeE(=Hr5  
template < typename T >   struct picker_maker uD0(aqAZ  
  { )&b}^1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x9FLr}e  
} ; /h.:br?M#P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~Hp#6+  
  { 48*Oh2BA  
typedef picker < T > result; o(v"?Y6  
} ; &etL&s v  
= !I8vQ>  
下面总的结构就有了: u&?yPR  
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。 b<29wL1  
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。 F``EARG)iu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /6i Tq^.%  
至此链式操作完美实现。 MbT ONt?~v  
[="g|/M)  
kx;xO>dC  
七. 问题3 B` t6H  
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。 8gu'dG=  
wI1M0@}PV  
template < typename T1, typename T2 > &sr:\Qn X/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PU]7c2.y  
  { b n<I#ZH2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xr7-[)3Q$  
} IL8'{<lM  
i"2J5LLv  
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: @M1yBN  
t ?Njw7  
template < typename T1, typename T2 > &"~,V6,q  
struct result_2 .&* ({UM  
  { mlsvP%[f.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vkNZ -`+I  
} ; IxK 3,@d  
n;S0fg  
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? eY6gb!5u  
这个差事就留给了holder自己。 7>W+Uq  
    ?vL^:f["  
}5fI*v  
template < int Order > )Bm^aMVl3  
class holder; f//j{P[  
template <> &\WkJ}&PnA  
class holder < 1 > n{qa]3  
  { "R\\\I7u  
public : ~]6Oz;~<3  
template < typename T > 0IT20.~  
  struct result_1 Ca`/t8=  
  { Kc-A-P &Ry  
  typedef T & result; o%N0K   
} ; I49=ozPP  
template < typename T1, typename T2 > R"8})a gw  
  struct result_2 ^,ZvKA"}+/  
  { YDZ1@N}^B  
  typedef T1 & result; L&3Ar'  
} ; CwH)6uA  
template < typename T > O)=73e\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |~=?vw< W  
  { 6f5sIg  
  return (T & )r; =5s~$C  
} D/!eov4"  
template < typename T1, typename T2 > Js^r]=\F'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Z=y'yc'y.  
  { 2\iD;Z#gM  
  return (T1 & )r1; v0H>iKh7  
} 1VPN#Q!  
} ; Tg{dIh.Q~O  
n )wpxR  
template <> #IL~0t  
class holder < 2 > )n3bi QL_  
  { o}AqNw60v  
public : u[6`Jr~  
template < typename T > (-G(^Tn  
  struct result_1 j .yr 5%  
  { E%J7jA4  
  typedef T & result; {ZBb. $}RC  
} ; yW6[Fpw  
template < typename T1, typename T2 > a s<q  
  struct result_2 Lu#@~  
  { ytBxe]  
  typedef T2 & result; yrK--C8  
} ; t KqCy\-q  
template < typename T > Ig?.*j ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NdED8 iRc  
  { s_Ge22BZ  
  return (T & )r; 1+PNy d  
} E#HU?<q8  
template < typename T1, typename T2 > _>:=<xyOq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }mT%N eS  
  { aBA#\eV  
  return (T2 & )r2; GO:1 Z?^  
} J?,!1V=  
} ; ,[K)E  
n9-q5X^e>  
2YP"nj#  
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> >。 @T~#Gwv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7gR;   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l.NkS   
|2t7mat  
return l(i, j) = r(i, j); qeO6}A"^|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %Cbc@=k  
uK&wS#uY  
  return ( int & )i; h+'eFAZ  
  return ( int & )j; %N_S/V0`  
最后执行i = j; c402pj  
可见,参数被正确的选择了。 oe_[h]Hgl  
li'1RKr  
0.+Z;j  
g9r5t';  
?PxYS%D_L  
八. 中期总结 O'sr[  
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: d=5}^v#4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WUOPYYW<o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $P}]|/Yb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F*jj cUk  
'>WuukC  
YvP"W/5  
o!_; H}pq  
.Mft+,"  
`\u),$  
九. 简化 LXEu^F~{u#  
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 c'2rx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s? \9i6  
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: fOjt` ~ToI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $q@RHcj  
  +-*/&|^等 ) eGu4iEPM  
2. 返回引用。 02 c.;ka3  
  =,各种复合赋值等 [Jh))DIx  
3. 返回固定类型。 `R=_t]ie  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Vi -!E  
4. 原样返回。 AYQh=$)(  
  operator, CH_Dat >  
5. 返回解引用的类型。 ZtK%b+MBP  
  operator*(单目) p2f WL  
6. 返回地址。 =`.5b:e  
  operator&(单目) `q{'_\gVt(  
7. 下表访问返回类型。 rxK[CDM,  
  operator[] d~f0]O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9qO:K79|  
  operator<<和operator>> BMsy}08dQ  
0~L 8yMM  
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。 iO=uXN1g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ue\oIi  
Q\>SF  
template < typename Left > cW|Zgz8vv  
struct value_return n7!Lwq2  
  { lJQl$Wx^  
template < typename T > X|lmH{kf  
  struct result_1 T7Qd I[K%b  
  { X%\6V;zR#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N*)8L[7_;  
} ; \]:NOmI^'  
X1PlW8pd  
template < typename T1, typename T2 > p){RS q  
  struct result_2 hD.wKX?oO  
  { ?j$8Uy$$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ump:dL5{  
} ; 8\t7}8f  
} ; M #Ru I%  
R\=\6("  
RuEnr7gi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3:gO7Uv  
v@1Jh ns  
下面我们来剥离functor中的operator() d1_*!LW$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JRs[%w`kD  
;? QAPTz  
return l(t) op r(t) $,v+i -  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0JL6EL>_  
return op l(t) <y/AEY1  
return op l(t1, t2) T1W9@9,s  
return l(t) op vh.tk^&  
return l(t1, t2) op sEi.f(WA  
return l(t)[r(t)] z{+; '9C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FJH8O7  
c] 9CN  
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: Gkvd{G?F  
单目: return f(l(t), r(t)); >-WO w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >l*9DaZ  
双目: return f(l(t)); eeR@p$4i  
return f(l(t1, t2)); e$|)wOwU  
下面就是f的实现,以operator/为例 fe`G^hV  
.Eyk?"^  
struct meta_divide HSFf&|qqx  
  { $>37PVVW  
template < typename T1, typename T2 > l]=$<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -^yc yZ  
  { 1ORi]`  
  return t1 / t2; Q"_T040B  
} tl#s:  
} ; siZ_JJW  
L. ?dI82c  
这个工作可以让宏来做: gx R|S  
hf5SpwxLiH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }n8;A;axi  
template < typename T1, typename T2 > \ ~4gKA D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zC;lfy{f=  
以后可以直接用 } ZGpd9D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $6%;mep  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9rc n*sm  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j@\/]oL^We  
Gl:T  
_jKVA6_E  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eTHh  
6u3(G j@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <T[ui  
class unary_op : public Rettype epyYo&x}  
  { m)w- mc  
    Left l; qnV9TeU)  
public : >5W"a?(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \>azY g  
y{P9k8v!z  
template < typename T > !sWBj'[>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LZ dNG\-  
      { r}Av"  
      return FuncType::execute(l(t)); _ 9]3S>Rn  
    } l~c> jm8.  
e!'u{>u  
    template < typename T1, typename T2 > (19<8a9G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u6d~d\  
      { }f*S 9V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XmR5dLc8  
    } .?]_yX  
} ; K0a 50@B]  
}-iOYSn  
?LM'5  
同样还可以申明一个binary_op f_Bf}2Eedj  
DMW:%h{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (fb\A6  
class binary_op : public Rettype Lwk-  
  { W4Q]<<6&  
    Left l; C{^@.8:  
Right r; iP_Xr~w  
public : ^<+heX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^Z+D7Q  
>1zzDd_  
template < typename T >  p$v +L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z*1K<w8  
      { uS,$P34^oy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fdW={}~  
    } bd}SB-D  
?QVI'R:Z?  
    template < typename T1, typename T2 > -2d&Aq4m)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Nij*-U4~  
      { T6#GlO)8)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Cf[nGh|B  
    } M lwQ_5O  
} ; N Q=YTRU  
&|] ^ u/  
W{aNS@1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c>.Xc[H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Lcm!e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _gh7_P^H=d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9B0"GEwrs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [hbIv   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pQ8+T|0x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GrC")Z|3u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) UlytxWkUX  
下面是修改过的unary_op >^N :A  
`$-  Ib^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )FPbE^s(  
class unary_op m,O !M t  
  { E~^'w.1  
Left l; ="K>yUfcFl  
  4y.[tk5  
public : "<#:\6aym  
Df^S77&c!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P#PQ4uK \  
?Pc 3*.  
template < typename T > p7er04/}\  
  struct result_1 >j3N-;o@?  
  { Bs}>#I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q8i6kf!  
} ; {c; 3$  
@Iu-F4YT  
template < typename T1, typename T2 > l-EQh*!j  
  struct result_2 T(F8z5s5  
  { =ndKG5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ak [)+_k_  
} ; TVA1FD  
O6]~5&8U.  
template < typename T1, typename T2 > W[s>TDc`v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EM}z-@A>  
  { 5{Wl(jwb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RkzBn  
} T:$_1I $  
67?5Cv  
template < typename T > G]CY3xw98  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H;1}Nvvd  
  { *2F }e4v  
  return OpClass::execute(lt(t)); zdE^v{}|  
} /+msrrpD  
X Rn=;gK%J  
} ; 6Y^o8R  
{J$aA6t:"T  
$!Tw`O  
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 @@jdF-Utj;  
好啦,现在才真正完美了。 `Fj(g!`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1S.~-K*X  
':3KZ4/C  
template < typename Right > FQ%mNowuj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T!bu}KO  
  { se[};t:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m@ YL Z  
} r;z A `  
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,C,q%2  
-w B AFr  
o*_D  
5mU_S\)4:z  
nKdLhCN'=  
十. bind Q1z04m1_y[  
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。 yhaYlYv[_3  
先来分析一下一段例子 c+=&5=i[3  
j7&l&)5  
{Y Ymt!Ic  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +zsya4r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $]FWpr%)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n9fk{"y'G  
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。 MXb(Z9)]kw  
我们来写个简单的。 |k+^D:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pC6_ jIZ  
对于函数对象类的版本: /V&Y@j  
kN)ev?pQ[  
template < typename Func > ~6tY\6$9f  
struct functor_trait e 3K  
  { a0R]hENC  
typedef typename Func::result_type result_type; RulIzv  
} ; 9[`6f8S_$  
对于无参数函数的版本: *M:Bhw  
|w DCIHzQ  
template < typename Ret > ry'(m M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Lmb<)YY  
  { \IKr+wlN8  
typedef Ret result_type; ]NCOi ?Odx  
} ; F~1R.r_Lu  
对于单参数函数的版本: scdT/|(U$  
E _K7.c4M  
template < typename Ret, typename V1 > :R)IaJ6)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DI_mF#5q  
  { amRtFrc|  
typedef Ret result_type; Nu'rn*Y_  
} ; Q*he%@w  
对于双参数函数的版本: y_6HQ:  
wrbDbp1L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (rJvE*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O%r<I*T^r  
  { >KE(%9y~  
typedef Ret result_type; 7u zN/LAF  
} ; xk/(| f{L  
等等。。。 > L%%B-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DxlX-  
U&6f}=v C  
template < typename Func > :|a[6Uwl\V  
struct func_return ydt1ED0Q-  
  { QUt!fF@t  
template < typename T > 157X0&EX  
  struct result_1 ZU`"^FQ3A  
  { W>~V?%F&'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X\;y;pmRH  
} ; P.o W#Je  
?CIa)dhu  
template < typename T1, typename T2 > &~i1 @\]  
  struct result_2 C.@TX  
  { G.Q+"+* ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gisZmu0  
} ; M-NR!?9  
} ; qVfOf\x.e  
*$QUE0  
5J,vH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (~jOtUyT  
WI%,m~  
template < typename Func, typename aPicker > _/Hu'9432  
class binder_1 -a3C3!!  
  { V|7 c dX#H  
Func fn; IoC,\$s,  
aPicker pk; [K5afnq`  
public : vQ;Z 0_  
4 QWHGh"  
template < typename T > t?\osPL  
  struct result_1 {S?.bT%&  
  { W+QI D/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R&?p^!`%  
} ; i[B%:q:&  
' {Q L`L  
template < typename T1, typename T2 > ^#nAS2w7U  
  struct result_2 COap*  
  { 'G&w[8mqY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % n^]1R#  
} ; #r\uh\Cy  
=#W6+=YN8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cd4G&(=  
B#=dz,}  
template < typename T > $3So`8Bm[$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Kn}{m/3Y  
  { o.,hCg)X  
  return fn(pk(t)); 8O]$)E  
} ?n}L+|  
template < typename T1, typename T2 > c5JxKU_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BwR)--75  
  { IMj{n.y4  
  return fn(pk(t1, t2)); NOvN8.K%  
} .A E(D7d6  
} ; \n}cx~j  
[,VD^\  
gD-<^Q-  
一目了然不是么? xu3qX"  
最后实现bind >6c{CYuT  
#<{sP 0v*  
=7a9~&|  
template < typename Func, typename aPicker > +BESO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lx.X#n.]T  
  { RJ`F2b sYN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -0Ps. B  
} 0L'h5i>H)  
oYW:p tJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HJDM\j*5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7a2 uNt,X  
]'hz+V31%  
十一. phoenix bi QDupTz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ct`89~"  
[j) :2  
for_each(v.begin(), v.end(), =m UtBD.;  
( /)j:Y:5  
do_ {a(TT)d  
[ 2QdqVwm  
  cout << _1 <<   " , " {<V{0 s%  
] W_%Dg]l   
.while_( -- _1), 6:H@= fEv  
cout << var( " \n " ) U2;_{n*g%  
) HZ/e^"cpM  
); {q:6;yzxl  
opd^|xx0  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?e0ljx;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "~XAD(T6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 alyWp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ol-U%J  
+ps(9O/B>  
1jDN=hIl  
template < typename Cond, typename Actor > /@:I\&{f'9  
class do_while [&51m^  
  { `j9 ;9^  
Cond cd; D KR2b`J  
Actor act; Y f1?3 (0O  
public : 29:] cL(5  
template < typename T > o!:   
  struct result_1 K1Mn_)%  
  { y-9Mm9J  
  typedef int result_type; 12.|Ed*72  
} ; *y0TtEd;  
05Ak[OOU>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f-^JI*hj  
#mFIZMTRd  
template < typename T > J.$N<.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EjrK.|I0  
  { W|4:3 c4  
  do X3@Uih}|  
    { ;O+= 6>W  
  act(t); ]@0C1 r  
  } )1N~-VuT  
  while (cd(t)); y2KR^/LN|Y  
  return   0 ; 7*.nd  
} :>f}rq  
} ; jBb:)  
A{MMY{K3  
qx|~H'UuBN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \(C6|-:GY  
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。 ~m3Q^ue  
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。 yhc}*BMZ  
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。 3s;^p,9 Y  
下面就是产生这个functor的类: *mby fu0q  
50 8v:?^'  
<- L}N '  
template < typename Actor > g=n{G@*N  
class do_while_actor ^M0  
  { {\hjKP  
Actor act; f3^Anaa]l  
public : uVN2}3!)Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kntYj}F(  
W[/Txc0$  
template < typename Cond > qz95)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0~4Ww=#  
} ; E6XDn`:  
k'QI`@l&l  
@q]4]U)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nvbzCtC  
最后,是那个do_ jl9hFubwW  
SMo nJ;Y  
i]9C"Kw$L  
class do_while_invoker $+w:W85B  
  { 41g "7Mk  
public : CVE(N/&b  
template < typename Actor > bI+/0X x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MroN=%|t  
  { xIA]5@;a  
  return do_while_actor < Actor > (act); pmRm&VgE.  
} KrdEB0qh  
} do_; fYSH]!  
[4w*<({*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LY-,cXm&|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zG{P5@:.R  
最后来说说怎么处理break和continue z^vfha  
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。 rtNYX=P  
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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