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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m\@q2l-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KhZ\q|5  
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, WuMr";2*E  
`P?!2\/  
R/Te ;z  
*s$:"g-  
  class filler ?9Sc KN  
  { oL -udH  
public : 7O<K?;I  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OEhDRU%k  
} ; b{a\j%  
i9v|*ZM"  
_l=X?/  
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: Uu~~-5  
As>P(  
36\_Y?zx%  
}T&~DVM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MTAq} 8  
UNyk, #4  
8]&\FA8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =PYS5\k  
CSlPrx2\  
|Pq z0n=v  
$ Qcr8~+a  
二. 战前分析 q*7:L  
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。 z, c=."<z  
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 H-t"Z}  
s7s@!~  
pP^5y{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y3bZ&G)  
  /* --------------------------------------------- */ Y{OnW98  
vector < int *> vp( 10 ); T4h&ly5 f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oD=+  
/* --------------------------------------------- */ lD6PKZ\RIj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J Mm'JK?  
/* --------------------------------------------- */ Ah_0o_Di  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C~R,,  
  /* --------------------------------------------- */ lN'b"N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HleMzykF  
/* --------------------------------------------- */ ca,U>'(y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S3gd'Bahq  
_bSn YhS  
jS4 fANG  
J=Hyoz+9  
看了之后,我们可以思考一些问题: t(Gg 1  
1._1, _2是什么? n..R'vNj  
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;OQ  
2._1 = 1是在做什么? {!xDJnF;  
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。 `gz/?q  
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。 _:+ k|I  
2q ~y\fe  
=`.OKUAn  
三. 动工 [U_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >r.W \  
VF:95F;@  
0X4I-xx#  
\-CL}Z}S  
template < typename T > .x][ _I>  
class assignment l09DH+  
  { i/RA/q  
T value; WB3YN+Xl3  
public : Lc_cB`  
assignment( const T & v) : value(v) {} );d"gv(]D  
template < typename T2 > 4rUOk"li  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aRcVoOq  
} ; 0gH;y+\=*  
e@{Rlz   
#sM*<2vj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DhN<e7c`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *H~&hs>k  
3M5wF6nY[[  
 I}u&iV`  
qkBCI,X_Y  
  class holder `_!R;f  
  { U &RZx&W  
public : J }|6m9k!  
template < typename T > <v3pI!)x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =H8Y  
  { R<;;Ph  
  return assignment < T > (t); t^"8 v3'h  
} Zty9O8g  
} ; mZ~f?{  
sE!$3|Q  
HM &"2c  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3|=L1Pw#  
@0-vf>e3-  
  static holder _1; F"0=r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]MnQ3bWq"j  
=)nJ'}x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .qs5xGg#9  
而不用手动写一个函数对象。 _FkIg>s  
f"t+r /d  
i0rh {Ko  
sPvjJr"s  
四. 问题分析 96i #  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \WxBtpbQ B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |>KOlwh5n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,PeE'$q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _2w8S\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3f(tb%pa5  
~nb1c:F  
五. 问题1:一致性 TNlOj a:  
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?| .,\^{.E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k(M(]y_  
@4=Az1W*  
struct holder {!^0j{T  
  { 2b&Fu\2Dmv  
  // HNd? '  
  template < typename T > ;e$YM;;d  
T &   operator ()( const T & r) const ^Vg-fO]V  
  { xB5QM #w\  
  return (T & )r; `o?PLE;)p  
} s&1}^'|  
} ; v\D.j4%ij  
{\gpXVrn_  
这样的话assignment也必须相应改动: gjk;An  
vsJM[$RF  
template < typename Left, typename Right > RO[6PlrRN  
class assignment A=r8_.@2@  
  { PxA OKUpI  
Left l; +#9 4 X)*  
Right r; E_\V^  
public : +!)_[ zo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1AQy 8n*  
template < typename T2 > ?{\h`+A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }WHq?  
} ; Mb-AzGsV  
v(zfq'^%`  
同时,holder的operator=也需要改动: Mk}*ze0%  
+asO4'r  
template < typename T > TT={>R[B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !,R=6b$E5  
  { RLfB]\w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >fzFNcO*  
} pO)5NbU  
kAq#cLprG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }8'b}7!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p$mt&,p  
sY:=bU^P  
return l(rhs) = r; ~l]g4iEp  
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。 b8!   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +v< \l=  
Qh+zs^-?  
template < typename Tp > i5gNk)D  
class constant_t d6)+d9?<  
  { WZ=$c]gG  
  const Tp t; ._q<~_~R  
public : 0cq<!{d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &r2\P6J  
template < typename T > 73JrK_h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b4 Pa5 w  
  { #3?}MC  
  return t; C8D`:k  
} .-)kIFMi  
} ; iXL?ic  
e-#V s{?|r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /@&#U bN\  
下面就可以修改holder的operator=了 |,tKw4  
&0]5zQ  
template < typename T > vRH2[{KQ9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qB3E  
  { *MQ`&;Qa,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tV h"C%Vkr  
} ] !n3j=*   
Pbt7T Q  
同时也要修改assignment的operator() vU$n*M1`$  
A9MTAm{  
template < typename T2 > :*s@L2D6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D 9UM8Hxi  
现在代码看起来就很一致了。 U$ ;UW3-  
-b|"%e<'  
六. 问题2:链式操作 R2JPLvs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J$lfI^^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "28zLo3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w~yC^`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zbgGK7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]E6r )C  
x"r,l/gzy  
template < typename T > k8r1)B4ab  
struct result_1 wNU;gz  
  { 4W}mPeEeV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /EuH2cy$l  
} ; e;2A{VsD8  
>`p? CE  
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: MGY0^6yK5  
i!gS]?*DH  
template < typename T > @8$z2  
struct   ref u60RuP&  
  { F@mxd  
typedef T & reference; Wg20H23XW  
} ; '.C#"nY>1  
template < typename T > U uC-R)  
struct   ref < T &> vmh>|N4a7  
  { 3gnO)"$  
typedef T & reference; RC?vU  
} ; >P]gjYN  
xsiJI1/68  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z{gm4YV  
;#9ioG x  
template < typename T > %> 5>wP   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I?^(j;QpS  
  { .h\Py[h<^  
  return l(t) = r(t); |>Fz:b d  
} V7.g,  
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。 u:mndTpB6x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xP/q[7>#Q  
g@T}h[  
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 #2Iag' 4T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SPXv i0Jg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e\O-5hp7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *+nw%gZG  
最后的布局是: g> ~+M  
                Add $/|vbe,  
              /   \ C|h Uyo  
            Divide   5 w*&vH/D  
            /   \ Y B,c=Wx  
          _1     3 kW1w;}n$  
似乎一切都解决了?不。 @_7rd  
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。 Hp>L}5 y[  
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。 WA0D#yuJ/  
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: pWq+`|l$  
o\]U;#YD  
template < typename Right > ]^T-X/v9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 43]y]/do  
Right & rt) const v5@M 34  
  { &AWrM{e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); paLPC&G  
} ZhoV,/\+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v$w}UC%uf  
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。 p|8ZHR+  
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。 {f@Q&(g  
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。 \KzJNCOT  
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。 +I3O/=)  
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? kD?@nx>  
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: P|Gwt&  
&GkD5b  
template < class Action > 4 Yv:\c  
class picker : public Action L AH">E  
  { SOn)'!g  
public : Ie|5,qw E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d4*SfzB  
  // all the operator overloaded L#uU. U=  
} ; kkWv#,qwU  
x^1d9Z  
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。 &1R#!|h1W  
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: &pjj  
H7z)OaM  
template < typename Right > C*3St`2@9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J7^ UQ  
  { $;'M8L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =J)<Nx.gA  
} wDGb h=  
GZ,MC?W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =QGmJ3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x^EW'-a  
74MxU  
template < typename T >   struct picker_maker Mgi~j.[  
  { ; +(VO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q6w)zTpJGJ  
} ; ~J&-~<%P}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;{L[1OP%e  
  { `:*2TLxIk  
typedef picker < T > result; /I!62?)-*  
} ; 6 /5,n0  
 BgQ/$,  
下面总的结构就有了:  WZY+c  
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。 xPPA8~Dm*  
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。 u!5q)>Wt(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `[g$EXX  
至此链式操作完美实现。 bxtH`^  
{sGEopd8]q  
..X_nF  
七. 问题3 -Dx3*ZhP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Yj/ o17  
",D!8>=s  
template < typename T1, typename T2 > DXI4DM"15I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8FMxn{k2  
  { EJ#I7_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q,O_y<uw  
} KFwuz()7  
yxHo0U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,?erAI  
-grmmE]/  
template < typename T1, typename T2 > Qn.dL@W  
struct result_2 &1yJrj9y  
  { 0NGth(2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z k/`Uz  
} ; 6QCV i  
W"\}##  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6j XDLI  
这个差事就留给了holder自己。 n]`]gLF\i  
    #Iv KI+"  
GdI,&| /  
template < int Order > ye9GBAj /  
class holder; {?0'(D7.  
template <> %UrNPk  
class holder < 1 > I`X!M!dB)  
  { b4-gNF]Yt  
public : gac31,gH  
template < typename T > +]A,fmI.  
  struct result_1 rzIWQFv  
  { vJ}WNvncVF  
  typedef T & result; qnboXGaFu  
} ; ; F'IS/ttX  
template < typename T1, typename T2 > zKGZg>q  
  struct result_2 yuBRYy#E|%  
  { F:T(-,  
  typedef T1 & result; el*|@#k}  
} ; V 97ORI  
template < typename T > Mf#@8"l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [*p;+&+/ZM  
  { oo\^}jb  
  return (T & )r; %%}l[W  
} AXHY$f|  
template < typename T1, typename T2 > BInSS*L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const * @]wT'  
  { XYuX+&XW/  
  return (T1 & )r1; *6` ^8Y\  
} jmwN1Se>  
} ; &uRT/+18W3  
A;Y~Hu4KPZ  
template <> 0*b8?e  
class holder < 2 > :38h)9>RK  
  { i@nRZ$K  
public : 2|lR@L sr  
template < typename T > zPp22  
  struct result_1 N^$q;%  
  { #%k_V+o3  
  typedef T & result; 8c-ys-"#  
} ; s 0Uid&qE  
template < typename T1, typename T2 > e}yF2|0FD  
  struct result_2 (0q`eO2  
  { z2YYxJ c&w  
  typedef T2 & result; 9DhM 9VU  
} ; ygnZ9ikh<-  
template < typename T > hRX9Du`$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0.x+ H9z  
  { e8("G[P >  
  return (T & )r; Z,2?TT|p  
} \#]%S/_ A  
template < typename T1, typename T2 > Mb2a;s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z@3gNY&7.8  
  { -d'F KOD  
  return (T2 & )r2; M?sax+'  
} :?zq!  
} ; G{fPQ=  
]vz6DJs  
8%m\J:e R  
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> >。 H"? 5]!p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #;a+)~3*O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hzr, %r  
wi7Br&bGi  
return l(i, j) = r(i, j); #~-Xt! I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f|B\Y/*X  
Xydx87L/-e  
  return ( int & )i; /!5ohQlPJ  
  return ( int & )j; PWl;pBo  
最后执行i = j; KBtqtE'(L  
可见,参数被正确的选择了。 ?%~p@  
`RSiZ%Al  
2WH(c$6PWf  
f\= @jV  
}EwE#sZ#  
八. 中期总结 l hYJectJa  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Al*=%nY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j1g$LAe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4bGvkxZo`$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor plB8iN`x<  
59D '*!l-  
!Z2h ?..O  
rBmW%Gv  
J&~I4ko]  
4'#=_J  
九. 简化 6O{QmB0KK  
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。 9D\E0YG X/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 98R/ ^\  
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: D? %*L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W)r|9G8T  
  +-*/&|^等 mv:@D  
2. 返回引用。 u-iQ  
  =,各种复合赋值等 + >dC  
3. 返回固定类型。 jm<^WQ%Cc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0qFO+nC  
4. 原样返回。 ) 6QJZ$  
  operator, jW8ad{  
5. 返回解引用的类型。 8/R$}b><  
  operator*(单目) N*Q*>q  
6. 返回地址。 B"> Ko3  
  operator&(单目) [rcM32  
7. 下表访问返回类型。 :!Q(v(M  
  operator[] JJ)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VO:  
  operator<<和operator>> jG `PyIgw  
dLH@,EKl)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GPh;r7xg6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]SA/KV   
6)YckxN^  
template < typename Left > !1R?3rVQS  
struct value_return /1/'zF&R-  
  { G2wSd'n*y  
template < typename T > 0N!rIz  
  struct result_1 N~v<8vJq`  
  { l^bak]9 1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vqT) =ZC1  
} ; cLL2 '  
uaP5(hUI  
template < typename T1, typename T2 > nt>3i! l  
  struct result_2 y{(Dv}   
  { j07A>G-=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cd^1E]O0{  
} ; !U4YA1>>  
} ; g/$RuT2U  
G L0P&$h  
aO inD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r\fkx>  
$ZyOBxI  
下面我们来剥离functor中的operator() ]Gm4gd`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <^> nR3E  
~u0<c:C^  
return l(t) op r(t) /<T{g0s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w]xr ~D+  
return op l(t) #lMIs4i.  
return op l(t1, t2) w$&;s<0  
return l(t) op MX#LtCG#V  
return l(t1, t2) op ZZkc) @  
return l(t)[r(t)] DS4y@,/)'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GKWsJO5 n  
+}udIi3:l  
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: T"H"m4{'  
单目: return f(l(t), r(t)); "\+\,C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N\]-/$z  
双目: return f(l(t)); 3dZj<(.  
return f(l(t1, t2)); p<D@l2vt  
下面就是f的实现,以operator/为例 %=K[C  
"+O/OKfR0  
struct meta_divide _Ad63.Uq))  
  { h]i vXF*  
template < typename T1, typename T2 > XkUwO ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yZ=O+H  
  { \kI{#   
  return t1 / t2; X<Xiva85  
} WaX!y$/z  
} ; Dby|l#X  
dlZ2iDQ%  
这个工作可以让宏来做: dhP")@3K;p  
'?I3&lYz{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aEa.g.SZ  
template < typename T1, typename T2 > \ s4f{ziLp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PpLh j  
以后可以直接用 #t Pc<p6m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @[\zO'|  
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 0RSzDgX  
(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。。。) 3e-E/6zH6  
}3WP:Et  
 Jc]k\U  
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 S Cn)j:gH;  
NuF?:L[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $mAyM+ ph[  
class unary_op : public Rettype h4ntjk|{i7  
  { p/LV^TQ  
    Left l; GHi'ek<?^  
public : @+Nf@LJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uTO%O}D N  
h c]p^/H  
template < typename T > T_wh)B4xW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )iC@n8f7o  
      { m%;LJ~R  
      return FuncType::execute(l(t)); -~J5aG[@~>  
    } )B+zv,#q  
#_3ZF"[zq  
    template < typename T1, typename T2 > /`#JM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {ktwX\z  
      { SuI^8^f=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rN.8-  
    } -#4QY70H t  
} ; 3 Sf':N`u  
;U a48pSv  
?Ec{%N%  
同样还可以申明一个binary_op 1x##b [LC  
/Wl8Jf7'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rOYYZ)Qw  
class binary_op : public Rettype hZo  f  
  { 7#Fcn  
    Left l; e=# D1  
Right r; lc [)Ev  
public : LV$Ko_9eA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'vq0Tw5  
Ed-3-vJej6  
template < typename T > g#1 Y4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]TtID4qL  
      { muK.x7zyl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e6 <9`Xg  
    } TZg1,Z  
t1yfSStp  
    template < typename T1, typename T2 > h^,L) E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j}J=ZLr/V"  
      { 5w~J"P6jg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); heWQPM|s  
    } >s.y1Vg~C  
} ; CZy3]O"qW  
tK#/S+l  
'4M;;sKW  
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 WD kE 5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i>-#QKqJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .>}Z3jUrf  
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。 8y[Rwa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #l9sQ-1Q  
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。。。 &(p5z4Df  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `q  | )_  
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) hc9 ON&L\>  
下面是修改过的unary_op jWvi% I qi  
xd"+ &YT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u2fp~.'P  
class unary_op ?V~vP%1  
  { +RiI5.$=Z  
Left l; $i!r> .Jo  
  S$40nM  
public : X -=M>H^  
u35"oLV6}#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DV>;sCMJ %  
LU@1Gol  
template < typename T > f+)LVT8p  
  struct result_1 Q$k#q<+0  
  { B o%Sl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SY@;u<Pd   
} ; jlqSw4_  
MIiBNNURX  
template < typename T1, typename T2 > c7[Ba\Cr4h  
  struct result_2 zR/mz)6_  
  { xBf->o S?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U1 rr=h g  
} ; zqQ[uO]m?  
)>"Ky  
template < typename T1, typename T2 > s bR*[2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .SSyW{a3w  
  { :>H{?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ug"4P.wI  
} )7#3n(_np  
N K@6U_/W  
template < typename T > TnKOr~@*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hOFvM&$  
  { >r}?v3QW  
  return OpClass::execute(lt(t)); E]a;Ydf~  
} J!3;\  
hl)jE 06  
} ; uc]5p(9Hb  
d6??OO=~>M  
A9J{>f  
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 F,K))325  
好啦,现在才真正完美了。 T#I}w\XlhP  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4+p1`  
^q%f~m,O<  
template < typename Right > nYvkeT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <*/Z>Z_c2  
  {  b=Ektq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @LS%uqs  
} 8b4? O"  
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。 jJ'NYG  
"&;X/~j  
*M>~$h7  
mjk<FXW  
![]6| G&  
十. bind bwszfPM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5'w&M{{9  
先来分析一下一段例子 OCCC' k  
^'+#BPo9@  
%@ q2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vkG%w;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9U )9u["DH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T@zp'6\H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )!G 10  
我们来写个简单的。 z?UEn#E2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nhZ/^`Y<  
对于函数对象类的版本: PTXS8e4  
/_8nZVu  
template < typename Func > G<`(d@g  
struct functor_trait rH\oFCzC  
  { R'atg 9  
typedef typename Func::result_type result_type; 7,uD7R_  
} ; [;:ocy  
对于无参数函数的版本: CkV -L4Jq  
j|p=JrCJ  
template < typename Ret > f%[xl6VE;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n 1^h;2gz  
  { ^ 6Yt2Bhs  
typedef Ret result_type; VrhHcvnZ  
} ; "kIlxf3  
对于单参数函数的版本: +<B"g{dLuX  
|'x"+x   
template < typename Ret, typename V1 > muFWFq&yP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iHQ$L# 7  
  { Z;0<k;#T(p  
typedef Ret result_type; t9lf=+%s  
} ; <1_3`t  
对于双参数函数的版本: |;p.!FO  
4gmlK,a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g2u\gR5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yKm6 8n^  
  { I58$N+#  
typedef Ret result_type; IfI:|w}:"r  
} ; 8&qtF.i-6  
等等。。。 *Z2Ko5&Y2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z,~@_;F  
M@*Y&(~  
template < typename Func > z|(<Co8#.  
struct func_return :vaVghN\  
  { Wu8zK=Ve(  
template < typename T > tk:G6Bkid  
  struct result_1 Bc b '4*:  
  { qamq9F$V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M}=>~TA@  
} ;   
$ma@z0%8}  
template < typename T1, typename T2 > %):pfM;b  
  struct result_2 h2?\A%  
  { 3m$Qd#|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qz$nWsD  
} ; |BD2=7,z  
} ; Y^8'P /A  
WU,b<PU &  
axN\ZXU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C!6D /S  
W!+=`[Ff  
template < typename Func, typename aPicker > ;Uy}(  
class binder_1 r-]%R:U*  
  { w:=:D=xH2  
Func fn; 6 Pdao{P  
aPicker pk; q{f (T\  
public : 8 ~Pdr]5  
D$TpT X\  
template < typename T > O+=}x]q*y  
  struct result_1 z('t#J!b  
  { |~rKDc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~JS@$#  
} ; /o}i,i$  
^^a%Lz)U  
template < typename T1, typename T2 > xjrL@LO#  
  struct result_2 1/?K/gL  
  { PZ?kv4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k6RH]Ha  
} ; ho^jmp  
d(KK7SQg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z4gn7 'V  
*|;`Gp  
template < typename T > 0 c,!<\B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J L1]auO*  
  { Dg}EI^ d  
  return fn(pk(t)); $IdU  
} eIhfhz?Q;#  
template < typename T1, typename T2 > "/3YV%to-#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {)Shc;Qh  
  { jQBn\^w  
  return fn(pk(t1, t2)); HLc3KYIk  
}  <$K7f  
} ; f=8{cK0j  
4VC8#x1  
rQ&XHG>Q*  
一目了然不是么? W?[ C au-  
最后实现bind l?Ls=J*  
E, oR.B  
,VzbKx,  
template < typename Func, typename aPicker > gebL6oc%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;sx4w!Y,  
  { s'Qmr s a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :H:+XIgoR  
} -e0?1.A$  
WKwYSbs(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3|EAOoWnK  
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。 NR%_&%qQA  
ob|^lAU  
十一. phoenix ^a1k"|E?f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ' hdLQ\J  
3bQq Nk  
for_each(v.begin(), v.end(), 5FsfJpw  
( N0 mh gEA  
do_ <KI>:@|Sc  
[ :EH>&vm  
  cout << _1 <<   " , " us.IdG  
] O.-A)S@  
.while_( -- _1), kX)*:~*  
cout << var( " \n " ) X|}Q4T`  
) =p:~sn#  
); lc]cs D  
@iBmOt>3  
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: yDj'')LOQg  
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 Kp;a(D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SQMtR2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a=6@} l1<  
=T)y(] ;M$  
@![1W@J  
template < typename Cond, typename Actor > DUg[L  
class do_while w>'3}o(nY  
  { `91Z]zGpU  
Cond cd; hb9HVj  
Actor act; 0vMKyT3 c  
public : SEE:v+3|  
template < typename T > NW&2ca  
  struct result_1 #Kx @:I  
  { Tz0XBH_  
  typedef int result_type; su\`E&0V+  
} ; |C0!mU  
bik lja  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w?Cho</Xu  
V0%a/Hi v  
template < typename T > m9\~dD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @CoUFdbz  
  { Zb'a+8[  
  do H;ujB \+  
    { j8^zE,Z  
  act(t); . K_Jg$3  
  } 1{1mL-I;  
  while (cd(t)); ['3E'q,4&  
  return   0 ; H wz$zF+R  
} bkrl>Im<n  
} ; 0;]VTz?P  
ZoCk]hk  
2+*o^`%4P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 05 .EI)7  
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。 lwjA07 i  
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。 6uX,J(V,  
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。 64^l/D(  
下面就是产生这个functor的类: 7loWqZ  
V6kDyl(  
ID<[=es6  
template < typename Actor > 5X uQQ!`  
class do_while_actor w@\4ft6d  
  { kL<HGQt  
Actor act; Z>dvth  
public : r"t,/@`n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bw!*=<  
`(6cRT`Wp  
template < typename Cond > h8;H<Y;yQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7|o}m}yVx  
} ; %zhSSB =BJ  
3T[zieX  
czB),vooz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b'vIX< g  
最后,是那个do_ _ D"S  
Vl'rO_?t  
/J(~NGT  
class do_while_invoker : ?>yi7w  
  {  &'?Hh(  
public : - rI4_Dl  
template < typename Actor > M-e|$'4u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z4m+GFY  
  { =c%gV]>G  
  return do_while_actor < Actor > (act); #RKd >ig%  
} Ds{DVdqA$c  
} do_; LCe6](Z  
57_AJT hR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Iv u'0vF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wq?vAnLbk  
最后来说说怎么处理break和continue <oSx'_dc  
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。 Jyp7+M]  
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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