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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >A6lX)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 is,_r(S  
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, fu/v1~X  
LY7'wONx  
P<U{jkM\/  
2KU [Yd  
  class filler 6w' ^,V  
  { K-/fq=z  
public : MQ01!Y[q_7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 16AYB17  
} ; h c "n?  
^#Shs^#  
G'%mmA\  
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: dS-l2 $n  
%NKf@If)  
m$3&r2vgi  
u(P D+Gz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vki3D'.7N  
H}d&>!\}F  
TMbj]Mso  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z7}@8F  
75a3H`  
3S Dw-k  
,>)/y  
二. 战前分析 zg|]Ic  
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。 1 #_R`(C{  
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 |[0|j/V%O  
B>Mk "WjQ  
B?k75G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4e* rBTl  
  /* --------------------------------------------- */ 74>.E^ /x  
vector < int *> vp( 10 ); J?V8uEly  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )g)X~]*  
/* --------------------------------------------- */ V5m4dQ>t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hC,EO&  
/* --------------------------------------------- */ ">|fB&~A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hl8[A-d(R  
  /* --------------------------------------------- */ $Z #  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /S%{`F=  
/* --------------------------------------------- */ >%t"VpvR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :\>@yCD  
sdrALl;w|  
C/!kMMh>vV  
E`$d!7O  
看了之后,我们可以思考一些问题: ftRf~5d2  
1._1, _2是什么? |-bAz t  
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。 *1|&uE&_R  
2._1 = 1是在做什么? rF'q\tJDz  
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。 y]+q mNw"+  
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^&D8&4^  
Enyx+]9  
R!5j1hMN`  
三. 动工 Zgd| J T7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s"s^rC  
(V 5_q,2  
N2WQrTA:S+  
[WW3'= e^  
template < typename T > Qt` }$]  
class assignment *>I4X=  
  { Yv\>\?865  
T value; #!qa#.Yi  
public : ')zdI]@ M  
assignment( const T & v) : value(v) {} F$X"?fj  
template < typename T2 > 0CX2dk"UB^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7S|nn|\Kp  
} ; jInI%  
 [,JUC<  
>|IUjv2L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XnR9/t  
;W 16Hr Z  
,ELbm  
iEjUo, Y[  
  class holder A0JlQE&U  
  { ?> )(;Ir9  
public : G*`Y~SJp  
template < typename T > v"-@'qN'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @M=xdZNyJ  
  { l1 Nr5PT  
  return assignment < T > (t); !X5n'1&  
} @~1}n/  
} ;  vf}.)  
w\SfzJN  
?9W2wqN>o  
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: ?Pbh&!  
lfTDpKz3D  
  static holder _1; n;QMiz:yY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BeFCt;  
'z\$.L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'Sk-L 5  
而不用手动写一个函数对象。 3Q;XvrGA  
;fi H=_{us  
#ATV#/hW  
Xlg 0u.  
四. 问题分析 | 6/ # H*  
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。 ZF@T,i9  
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。 s\/$`fuhx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J2Y S+%K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }LYK:?_/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5,vw%F-m  
4C]>{osv  
五. 问题1:一致性 crvq]J5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n.L/Xp@gc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lJ>OuSd  
K."%PdC  
struct holder QP?eK W9 :  
  { |g)/6jG<-  
  // 5oOF|IYi  
  template < typename T > 4s_|6{ANS  
T &   operator ()( const T & r) const d$ f3 Cre  
  { 2WF7^$^:  
  return (T & )r; md S`nhb  
} vr2cDk{  
} ; )Up'W  
D:Rr|m0Tk  
这样的话assignment也必须相应改动: QJ%[6S  
#^i.[7p  
template < typename Left, typename Right > =CqZ$  
class assignment + $Yld{i  
  { ,'}qLor  
Left l; :*g3PhNE  
Right r; ca6kqh"  
public : Z23*`yR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %D_pTD\  
template < typename T2 > MGbl-,]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f%gdFtJ &  
} ; %G43g#pD  
.5AyB9a%&  
同时,holder的operator=也需要改动: d(t$riFX}  
f#>ubmuI^  
template < typename T > rf\A[)<:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }K3!ujvR  
  { ZvVrbj&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?7k%4~H t  
} $C^tZFq  
v<u`wnt  
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。 e6y,)W"WW2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `=QRC.b  
FG @ ')N!g  
return l(rhs) = r; vw5f|Q92  
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。 V/,@hv`+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c7~>uNgJ  
6jaol'{SuH  
template < typename Tp > }@Dgr)*+  
class constant_t *= ;M',nx  
  {  G9qN1q~  
  const Tp t; E9]\ I> v  
public : hT DFIYV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~u^MRe|`  
template < typename T > G\4*6iw:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {wq~+O  
  { [gE_\=FSKu  
  return t; XI/LVP,.  
} .W*"C  
} ; e{RhMjX<D  
]ML(=7z"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PYhRP00}M  
下面就可以修改holder的operator=了 </B<=tc  
u301xc,N<z  
template < typename T > lk/[xQ/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E/5/5'gBJO  
  { j8[RDiJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o1^Rx5  
} zxhE9 [`*e  
Nfo`Q0\[P  
同时也要修改assignment的operator() "'@>cJ=  
1Ax{Y#<  
template < typename T2 > *74VrAo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _7=LSf,9  
现在代码看起来就很一致了。 QRFBMq}'  
7AouiL 2-W  
六. 问题2:链式操作 !QXPn}q^0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Sj0!\  
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。 `"RT(` m  
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。 -RKqbfmi=  
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。 K Ml>~r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )z=L^ot  
7^<{aE:  
template < typename T > k,GAHM"'  
struct result_1 `~;`q  
  { ve&"x Nz<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (Ee5Af,4  
} ; Uw5AHq).  
@{LD_>R  
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: i8Xz'Sw07  
n~Qo@%Jr  
template < typename T > Zog&:]P'F  
struct   ref :ND e<6?u  
  { )1iqM]~;B  
typedef T & reference; e?yrx6  
} ; J2avt  
template < typename T > pr.+r?la]  
struct   ref < T &> %k =c9ll@:  
  { >p?Vv0*  
typedef T & reference; zbgH}6b  
} ; ?&_u$Nn  
}[mLtv%&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4Gor*{  
,qu7XFYrY  
template < typename T > `JzP V/6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {NTMvJLm  
  { +rWcfXOHM  
  return l(t) = r(t); /Dj-@7.C/  
} +"GBuNh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 o ~`KOe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H63?Erh>a  
?)V|L~/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1Rd2Xb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }/J<#}t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uWDWf5@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %}[/lIxaE  
最后的布局是: FT[of(g^  
                Add b-?d(-  
              /   \ . ytxe!O  
            Divide   5 =HHtLW.|,  
            /   \ x%`tWE|  
          _1     3 BK)3b6L=%  
似乎一切都解决了?不。 /C6$B)w_*{  
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。 5a%i%+;N  
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。 ["0DXm%t  
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: ,{Ga7rH*   
XE($t2x,M  
template < typename Right > r8,'LZIz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w:h([q4X  
Right & rt) const q_86nvB<  
  { ,buo&DT{L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s)~Wcp'+M:  
} V\*J"ZP&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _jM+;=f  
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。 [vn"r^P  
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。 (Qd@Q,@(s  
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。 auHP^O> 4L  
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。 7bL48W<QD  
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? }iRRf_   
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: gQ$0 |0O  
U[G5<&Z^  
template < class Action > ks7id[~&iY  
class picker : public Action b&P2VqYgl  
  { 2Q)pT$  
public : R47tg&k6[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H,Yrk(O-  
  // all the operator overloaded GsiT!OP]y  
} ; 6yK"g7  
[/Xc},HbMe  
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。 q DPl( WXb  
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: xG:7AGZ$[  
T)mh  
template < typename Right > M9QxF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xV.UM8  
  { UQnv#a>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bxk2P<d  
} o?><(A|  
g-<[* nF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Xp~O?2:3l  
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。 1?{w~cF}  
_Kg"l5?B  
template < typename T >   struct picker_maker fKNDl\SD  
  { /vAA]n8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ESi-'R&  
} ; S#l)|c_~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NT<}-^  
  { Oee>d<  
typedef picker < T > result; ~`<_xIvrq  
} ; 0pA>w8mh  
Q+Ya\1$6A  
下面总的结构就有了: W<M\ b#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 LEA^o"NW.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uZ+vYF^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]]/p.#oD,  
至此链式操作完美实现。 :s#&nY  
%kL]-Z  
' eH Fa  
七. 问题3 \&4)['4,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z(hRwIOF  
.`+N+B(4  
template < typename T1, typename T2 > X@Yl<9|i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j]   
  { ;c|G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #$v,.Yk  
} 4H hQzVM{  
L lVE5f?  
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: P |;=dX#-  
xcC^9BAj  
template < typename T1, typename T2 > /^b=| +Do  
struct result_2 AUPTtc`#Y  
  { :{x    
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !\|L(Paf  
} ; hA387?  
nj7\vIR7  
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? leO..M  
这个差事就留给了holder自己。 NXdT"O=P  
     6adXE  
[-w+ACV~  
template < int Order > 5j#XNc)"  
class holder; U\UlQ p?  
template <> ~jM!8]=  
class holder < 1 > S3&lkN5  
  { z[De?8=)  
public :  ui1h M  
template < typename T > T<~?7-O"  
  struct result_1 u;=a=>05IR  
  { R;F z"J  
  typedef T & result; 3<ry/{#%  
} ; =l1O9/\9  
template < typename T1, typename T2 > 0 A6% !h  
  struct result_2 $s!2D"wl n  
  { Lb%:u5X\D@  
  typedef T1 & result; zn/b\X/  
} ; hV[=  
template < typename T > b[ .pD3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $D~vuA7  
  { Oh/2$72  
  return (T & )r; 8eZ^)9m  
} Hy#<fKz`!  
template < typename T1, typename T2 > p^9u8T4l1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SMbhJ}\O  
  { uI+^8-HZ;  
  return (T1 & )r1; +4m~D`fqt[  
} AJR`ohh  
} ; pXq5|,aC  
nZ~J &QK-  
template <> {igVuZ(>en  
class holder < 2 > 9xIz[`)i.  
  { l]KxUkA+  
public : (}&O)3)  
template < typename T > Yb Dz{m  
  struct result_1 ew\ZFqA;  
  { U8icP+Y  
  typedef T & result; $C~OV@I  
} ; Q:sw*7"F  
template < typename T1, typename T2 > } 2P,Z6L  
  struct result_2 ?s5hck hh  
  { iK <vr  
  typedef T2 & result; I,wgu:}P#  
} ; w} 1~  
template < typename T > sU 5/c|&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qlgii_?#@  
  { ds D!)$  
  return (T & )r; o@blvW<v7  
} GV(@(bI*  
template < typename T1, typename T2 > :;u?TFCRx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ELqpIXq#  
  { TEt+At`]  
  return (T2 & )r2; Zh,{e/j  
} i\z,)xp  
} ; ew{(@p+$  
E4dN,^_ F!  
O6Jn$'os1#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 si.w1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y:+4-1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `UDB9Ca  
UgjY  
return l(i, j) = r(i, j); BA t0YE`-,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n#lZRwhq  
^P !} "  
  return ( int & )i; )mF;^3  
  return ( int & )j; YqSkz|o}m  
最后执行i = j; x=~$ik++  
可见,参数被正确的选择了。 uDXRw*rTv  
I# U"DwM  
.PJCBT e  
k1)=xv#S  
(c=.?{U  
八. 中期总结 B6gn(w3  
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: ` $N()P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EvQMt0[?EW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m0zbG1OE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  8%W(",nd  
{,`)  
^a+H`RD  
1so9w89  
?<"H Io  
Q"2J2211  
九. 简化 krI@N}OU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r[ }5<S Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /$NZj" #  
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: c^ifHCt|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Td"_To@jd  
  +-*/&|^等 XFv)]_G  
2. 返回引用。 7g&"clRGO  
  =,各种复合赋值等 VA^yv1We  
3. 返回固定类型。 pX~X{JTaL)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3+>;$  
4. 原样返回。 [x\?._>  
  operator, { *&Wc Os  
5. 返回解引用的类型。 C0> Z<z  
  operator*(单目) i SD?y#  
6. 返回地址。 1x8zub B  
  operator&(单目) lI"~*"c`  
7. 下表访问返回类型。 /+g9C(['  
  operator[] ft" t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q{:]D(   
  operator<<和operator>> w#Di  
ZP}NFh%,u  
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。 vl,Ff9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g&<3Kl  
)=]u]7p}  
template < typename Left > E[8R )xC@  
struct value_return Pv#>j\OR&  
  { (SnrY O`#  
template < typename T > ]8;2Oh   
  struct result_1 5_ \+8A*  
  { +IkL=/';#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lC AD $Ia~  
} ; ,u&K(Z%  
.WV5Gf)  
template < typename T1, typename T2 > |_GESpoHH  
  struct result_2 31> $;"  
  { ]?3-;D.eG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *@(j'0hj  
} ; xb22 :  
} ; Fk*C8  
2k]Jkd,E  
FIEA 'kUy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |[B JZ  
|JVp(Kx  
下面我们来剥离functor中的operator() $FM: 8^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C >gC 99  
(S)jV 0  
return l(t) op r(t) YM<F7tp4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XKQ\Ts2<k  
return op l(t) MLk%U 4  
return op l(t1, t2) `vc?*"  
return l(t) op Y-fDYMm  
return l(t1, t2) op id:6O+\  
return l(t)[r(t)] .wvgH i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RJ0:O   
z\zqmW6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :|TQi9L$rj  
单目: return f(l(t), r(t)); 3@8Zy:[8<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h( MNH6 B1  
双目: return f(l(t)); JuM4Njz|  
return f(l(t1, t2)); f C_H0h3  
下面就是f的实现,以operator/为例 <C{uodFll  
<#>{7" }  
struct meta_divide ,he1WjL  
  { ]rM HO  
template < typename T1, typename T2 > 'eDV-cB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5q95.rw  
  { :9Mqwgk,;3  
  return t1 / t2; ~;D5j) 9I  
} oF {u  
} ; <4,LTB]9-  
mh" 9V5T  
这个工作可以让宏来做: qx2M"uFJ  
</-aG[Fi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ''3b[<  
template < typename T1, typename T2 > \ _sX@BE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K1_#Jhz  
以后可以直接用 ^\3r}kJ0Lp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7j~}M(s"  
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 u81@vEK:_  
(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。。。) ||^+(  
kpLx?zW--q  
Ro :)N:C  
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 3Xl!Z^W  
uB>OS 1=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3\E G  
class unary_op : public Rettype fZNe[|  
  { }y&tF'qG  
    Left l; rJw Ws  
public : E9~}%&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w7`09oJm  
Dg'BlrwbR  
template < typename T > cTu"Tu\Qw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;:Q&Rf"@%  
      { 'H8;(Rw  
      return FuncType::execute(l(t)); ~d"9?K^#  
    } qi=v}bp&  
rPUk%S  
    template < typename T1, typename T2 > -APbN(Vi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b<\aJb{2  
      { nk.j7tu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,ocAB;K  
    } +Z1y1%a  
} ; H*E4+3y  
<}('w/  
v18OUPPX  
同样还可以申明一个binary_op x't@Mc  
aU?HIIA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %[WOQ.Sh  
class binary_op : public Rettype 0+3{fD/  
  { -n~%v0D8c  
    Left l; ':#DROe!  
Right r; 1g>>{ y  
public : 6S&OE k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3F?_{A  
@ @"abhT  
template < typename T > n# "N"6s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G6q*U,  
      { vu|-}v?:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *_H^]wNJG  
    } O\q-Ai  
MwTouEGGgA  
    template < typename T1, typename T2 > y7U?nP ')+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |oX1J<LM  
      { `9mc+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w" ,ab j  
    } P 9?I]a)G  
} ; 1BOv|xPjZ  
Rv Uw,=  
KS Q*HO)5  
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 9O|k|FD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Uc( z|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6wH:jd9,  
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。 CS\8ej}y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0 `$fs.4c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &x)nK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FE3uNfQs|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4a zqH;i  
下面是修改过的unary_op q_z;kCHM  
UY^TTRrH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Sv t%*j  
class unary_op j026CVL  
  { &EJ/Rl  
Left l; EL(B XJrx{  
  &?Z<"+B8S  
public : C@!bd+'  
[E)&dl_k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :4[_&]H  
FXh*!%"*  
template < typename T > 0y3C />a  
  struct result_1 He1~27+99  
  { _V(FHjY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <z8z\4Hz  
} ; K)GpQ|4:<  
)0zg1z  
template < typename T1, typename T2 > vQ8$C 3  
  struct result_2 =55V<VI  
  { ;jh.\a_\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JfRqOEP4Y  
} ; +do* C =z  
8\rAx P}=  
template < typename T1, typename T2 > 8^!ib/@v"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &(h@]F!  
  { &"DD&87N%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <jqL4!<  
} P5__[aTD  
J3hhh(  
template < typename T > A`1-c   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sN ZOm$  
  { H/l,;/q]b  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lw`}o`D  
} 3j2d&*0  
\qJ cs'D  
} ; :PNhX2F  
(dP9`Na]  
r o8C^d]  
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 c=aVYQ"2  
好啦,现在才真正完美了。 rge s`&0  
现在在picker里面就可以这么添加了: _ME?o  
^ # 3,*(S  
template < typename Right > c=<^pCa9t1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |nY+Nen7  
  { |-xKH.'n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .}Hs'co  
} wsgT`M'J[  
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。 l"%WXi"X  
0aGAF ]  
W?0u_F  
J]|S0JC`  
5uU{!JuSa  
十. bind |;R-q8  
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。 )2J#pz?.  
先来分析一下一段例子 ~R7{gCqdr  
- XB[2h  
Kir|in)r0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^+Njz{rpG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1pT/`x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lr$,=P`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7eG@)5Uy  
我们来写个简单的。 4Yd$RP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0 gr#<(  
对于函数对象类的版本: |`Be(  
soqnr" 1  
template < typename Func > Y{L|ja%9?  
struct functor_trait j&0t!f.Rv  
  { ^ ?T,>ZI  
typedef typename Func::result_type result_type; ~TjTd  
} ; mWuhXY^Q  
对于无参数函数的版本: Yy_mX}\x  
s "l ^v5  
template < typename Ret >  9 'IDbe{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ar@ysBy  
  { $'bb)@_  
typedef Ret result_type; 94.M 8  
} ; WiFZY*iu5  
对于单参数函数的版本: Rr>""  
=A; 79@bY  
template < typename Ret, typename V1 > %Z(lTvqG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #M92=IH  
  { XNkQ0o0  
typedef Ret result_type;  DIh[%  
} ; {>l`P{{y  
对于双参数函数的版本: g")pvK[e  
op|x~Thf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (ce"ED`1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x2+M0 }g  
  { < !]7Gt  
typedef Ret result_type; k)JwCt.%  
} ; [?#-JIZ3T  
等等。。。 5fK<DkB$>:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ni3A+Y0  
 U66oe3W  
template < typename Func > *1_A$14 l  
struct func_return Zy > W2(<  
  { ]yA_N>k2K  
template < typename T > eXMl3Lxf  
  struct result_1 ,YmTx  
  { kk3G~o +  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9_pOV%Qs  
} ; }C&kzJBEF  
Q |^c5  
template < typename T1, typename T2 > i- r y5x  
  struct result_2 1PT0<C-  
  { M hg_z.Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S|ADu]H(  
} ; -Tr*G4  
} ; sxQMfbN  
5K?%Eo72!=  
>"+bL6#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sc&p*G  
-j"2rIl4#  
template < typename Func, typename aPicker > kM/;R)3t4/  
class binder_1 (Y]G6> Oa  
  { }4"T# [n#  
Func fn; t~FOaSt  
aPicker pk; -AU!c^-o  
public : OAtn.LU  
JD$;6Jv3P  
template < typename T > a]_eSU@  
  struct result_1 -pm^k-%v  
  { 7 {#^ zr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J2~oIe2!+  
} ; Zw"K69A)  
3L(vZ2&  
template < typename T1, typename T2 > Ndr4e?Xa,  
  struct result_2 m;KD@E!  
  { 4PAuEM/z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N b@zn0A(;  
} ; B>W!RyH8o  
t@\op}Z-M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _m|Tr*i8  
DG"Z:^`*  
template < typename T > [boB4>.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,,[pc  
  { _ -/<bO  
  return fn(pk(t)); Ykd< }KE>  
} 42mZ.,<  
template < typename T1, typename T2 > gT~Yn~~b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const APBe 76'3)  
  { \z PcnDB  
  return fn(pk(t1, t2)); G;3N"az  
} B)4>:j:{?W  
} ; ^w|apI~HSE  
x#_0 6  
 G(1y_t  
一目了然不是么? :F`yAB3  
最后实现bind 0*Is#73rjY  
d]6#pSE  
kX^Y{73  
template < typename Func, typename aPicker > o7W1sD1O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wO {-qrN  
  { Gv3AJ'NL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {g(-C&  
} ;K9rE3  
0'9z XJ"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1]<w ZV}.  
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。 9(;I+.;8k  
R2[-Q"|Ra  
十一. phoenix b];p/V# <  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B:Xmc,|,  
i>`!W|=_  
for_each(v.begin(), v.end(), 06#40-   
( 5#v|t\ {  
do_ o@&d d NO  
[ KLn.vA.  
  cout << _1 <<   " , " 3M[b)At V.  
] E{Ux|r~  
.while_( -- _1), M[@=m[#a  
cout << var( " \n " ) _a 40lcP  
) &m>sGCZ  
); \%FEQa0u  
kr|u ||  
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: Lh(` 9(tX  
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 /.u0rxoRP}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d;$<K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nd[{DF?)/  
LT3ViCZ-n  
`IQ76Xl  
template < typename Cond, typename Actor > *"pf3x6  
class do_while u#l@:p  
  { G-)Q*p{i|  
Cond cd; JP t=~e(  
Actor act; *)jhhw=34  
public : RnX:T)+o  
template < typename T > h!L/ZeRaV  
  struct result_1 )lo;y~ o  
  { J}9 I5O  
  typedef int result_type; J AK+v  
} ; 5IPZ;  
Jmp%%^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9f ^c9@=  
J ^J$I!  
template < typename T > &z@~n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {v,O  
  { &C.{7ZNt  
  do SGd[cA Ko  
    { BP6|^Q  
  act(t); 8 pQx6QE  
  } KL8G2"Z  
  while (cd(t)); l1&NU'WW  
  return   0 ; .^fVm  
} @nuMl5C-`  
} ; c?;YufH'j  
tf VK  
W_%p'8,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Eu4-=2!4  
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。 SpM|b5c5  
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。 Qd %U(|  
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。 _NfdJ=[Xh  
下面就是产生这个functor的类: ]Cfjs33H  
[f^:V:) {  
<Be:fnPX7  
template < typename Actor > fL #e4  
class do_while_actor g69^D  
  { (9#$za>  
Actor act; HinPO  
public : :6 , `M,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i;u#<y{E  
ig Q,ZY1  
template < typename Cond > cN#c25S>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^dR="N  
} ; AG3iKk??T  
ju jhK'\  
B<99-7x3  
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/Lg5eK  
最后,是那个do_  b6`_;Z  
DLigpid  
kBh*@gf  
class do_while_invoker EO&PabZWR  
  { W E-cq1)  
public : [tKH'}/s=  
template < typename Actor > 6aw1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f,jN"  
  { FZvh]ZX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^\ N@qL  
} _~l*p"PL<  
} do_; X j>?P/=Z  
%4=r .9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? % `4\ 8H`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %nRz~3X|+v  
最后来说说怎么处理break和continue DOsQVdH  
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。 T J!d 7  
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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