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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I1}{7-_t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FG8bP  
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, Tzk8y 7$[  
X2Lhb{ZHE  
}]n&"=Zk-  
{{<o1{_H  
  class filler !P:hf/l[B  
  { <MfB;M  
public : z5{I3 Y!1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <o]tW4\(R  
} ; BtqJkdK!;1  
;V%lFP3#  
f}+G;a9Nj  
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: sxsM%Gb?H  
5`z{A  
,cm2uY  
W)9KYI9u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {) .=G  
PD/~@OsxU  
Ok*:;G@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L g%cVSz/C  
e=F' O] 5  
v4ueFEY  
liU=5 BL  
二. 战前分析 Stp??  
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。 o#+!H!C.O  
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 |"@E"Za^  
4ErDGYg}  
s*!2oj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v=`VDQWq  
  /* --------------------------------------------- */ f0^s*V+  
vector < int *> vp( 10 ); c}{e,t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VKs$J)6  
/* --------------------------------------------- */ UW>~C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tSO F7N/<  
/* --------------------------------------------- */ uZQ)A,#n;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1-qQp.Wj  
  /* --------------------------------------------- */ mS );bs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hyTi':  
/* --------------------------------------------- */ p jrA:;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E|5gKp-wJ  
]#*@<T*[  
~ R*6w($  
TY88PXW  
看了之后,我们可以思考一些问题: |Y])|`_'G  
1._1, _2是什么? 2cmqtlW"  
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。 [&zP$i&  
2._1 = 1是在做什么? i "-#1vy=  
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。 V K NCK  
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。 U2bb|6j  
,3W a~\/Q  
7)a=B! 8M  
三. 动工 Z v~ A9bB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q,*IR*B:a  
v =u|D$  
C'=C^X%  
;pULJ}rDb  
template < typename T > O}KT>84M  
class assignment Xz5=fj&  
  { V*)6!N[5  
T value; {$s:N&5  
public : ~ib#x~Db  
assignment( const T & v) : value(v) {} @L~y%#  
template < typename T2 > ZU:gNO0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hwXp=not(  
} ; R UX  
Xajjzl\b  
>"Hj=?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nTHP~]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )*_YeT&w.  
]-AT(L >  
Vl'=92t  
tRXM8't   
  class holder [t6)M~&e:_  
  { wo_FM `@  
public : n;q7? KW8  
template < typename T > o%|1D'f^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K]7@%cS  
  { >Ek `PVPD  
  return assignment < T > (t); k(7! W  
} > *_?^F_  
} ; _>aesp%  
)pvZM?  
'/"(`f,  
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: {bNnhW*qOu  
\J13rL{<  
  static holder _1; Q2NS>[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >^jm7}+hb  
bh_ALu^CSX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .Ftml'!  
而不用手动写一个函数对象。 #h&?wE>  
S9L3/P]  
cf j6I  
T&S< 0  
四. 问题分析 +V'Z%;/  
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。 WK=!<FsC$  
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。 1/{:}9Z@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b#]in0MT?@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B;-oa;m:E=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \u)(+t{  
("TI~  
五. 问题1:一致性 V~+Unn  
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?| kB8l`| I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hm5<_(F!  
$]T7Iwk  
struct holder @ J"1 !`  
  { * r%  
  // LD6fi  
  template < typename T > U .rH,`  
T &   operator ()( const T & r) const *".7O*jjV  
  { 59ivL6=3  
  return (T & )r; BPPhVE  
} %\^x3wP&o\  
} ; I#,,h4C  
Jrffb=+b  
这样的话assignment也必须相应改动: dB/Ep c&   
U{R*WB b  
template < typename Left, typename Right > y=&)sq  
class assignment k9bU<  
  { <D 5QlAN  
Left l; 0P)c)x5  
Right r; $DQ -.WI  
public : gz88$BT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (&x[>):6?  
template < typename T2 > *;}!WDr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '}OrFN  
} ; ;WzT"yW)T  
`hfwZ*s  
同时,holder的operator=也需要改动: H ,?MG  
C qxP@  
template < typename T > LCdc7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *(HH71Y  
  { 7O{\^Jz1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8+!$k!=X  
} ud.S, 8Sy  
$b8>SSz  
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。 J:Qp(s-N^:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S1=c_!q%9  
r|P4|_No  
return l(rhs) = r; ~+d]yeDrhx  
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。 N@)g3mX>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dk.da&P  
Npu;f>g0_  
template < typename Tp > Z c"]Cv(  
class constant_t 7_{x '#7  
  { 7.=u:PK7kM  
  const Tp t; a;lCr|*  
public : `=\G>#p<T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ( {8Q=Gh  
template < typename T > ;;U2I5 M7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aE;!mod  
  { ^@)+P/&  
  return t; Y<|L|b6  
} 9sRP8Nj|  
} ; bc 0|tJc  
[2 Rp.?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F-ZD6l9O  
下面就可以修改holder的operator=了 O ,DX%wk,  
mtF&Z\ag  
template < typename T > z1"UF4x*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8C YJR/  
  { 4o|~KX8Qz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L@+j8[3BX  
} ^L[Z+7|  
jQ[Z*^"}  
同时也要修改assignment的operator() B(>_.x#kv  
D_8hn3FH  
template < typename T2 > Jv7M[SJ#x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |Rl|Th  
现在代码看起来就很一致了。 u!X 2ju<  
mq "p"iI  
六. 问题2:链式操作 A#p@`|H#B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1%+0OmV&  
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。 Llzowlfe  
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。 P"~ B2__*  
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。 :b ;5O3:B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6Qo6 T][  
iff U}ce  
template < typename T > E O}(MXS  
struct result_1 ^oP]@r"qy  
  { Ea3tF0{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gVuN a)  
} ; =CJs&Qa2  
|, :(3Ml  
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: Dp'/uCW)  
1k hwwoo  
template < typename T > t?{ B*  
struct   ref x^;n fqn|  
  { JD>!3>S)?  
typedef T & reference; |W::\yu6  
} ; 2L\h+)  
template < typename T > {vU '>pp  
struct   ref < T &> "5e]-u'  
  { 1ri#hm0x\  
typedef T & reference; &iSQ2a!l8b  
} ; Mu:H'$"'H  
C= Zuy^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nd0Wt4=  
weDv[b5i  
template < typename T > }\irr9,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5<S1,u5  
  { 6jnRC*!?  
  return l(t) = r(t); -~xd-9v?  
} .)o5o7H  
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。 'IgtBd|K>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a@X'oV`(2b  
Kzmgy14o  
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 X31kHK5F_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "y`?KY$[N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x0 #+yP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %W c-.E R  
最后的布局是: EXzY4D ^  
                Add j^k{~]+_^]  
              /   \ LQS*/s0  
            Divide   5 NN$`n*;l  
            /   \  &wj Ob  
          _1     3 K}zw%!ex  
似乎一切都解决了?不。 >y=%o~  
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。 w8on3f;6n#  
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。 UC0 yrV  
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: #2dmki"~(  
G'bp  
template < typename Right > Ky=&C8b<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i0 R=P[  
Right & rt) const |[V(u  
  { =];FojC6I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1H ZexV  
} j@:L MR>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g5?Fo%W  
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。 u|Ai<2b$  
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。 }%}eyLm(  
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。 Xu T|vh  
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。 n2QD*3i  
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? >SzTZ3!E  
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: '.bMkty#  
F%Xq}LMd  
template < class Action > 4Pt0^;H&jn  
class picker : public Action D`gY6wX  
  { ~:0h o  
public : .=NK^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dzcPSbbpt  
  // all the operator overloaded '3xSzsDn  
} ; 9*x9sfCv9  
&Y,Rm78  
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。 Z# :Ww  
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: 1-,l|K  
)Y:CV,`  
template < typename Right > f"-?%I*'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b1^MX).vH  
  { <k)rfv7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g"!B |  
}  t9=rr>8)  
abF_i#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L2:C6Sc  
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。 %URyGS]*  
8Ej2JMc  
template < typename T >   struct picker_maker p&q&Fr-   
  { Q'rG' |  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C{,nDa?|  
} ; d9^h YS{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DS^Q0 f  
  { 4v{gc/g  
typedef picker < T > result; c1Hv^*Y  
} ; ClEtw   
Io:xG6yG  
下面总的结构就有了: :jhJp m1Xq  
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。 4RK^efnp  
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。 R"tLu/Sn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F!Uk`[L  
至此链式操作完美实现。 * 5j iC  
[[)HPHSQ  
2qEy"DKu  
七. 问题3  mbd@4u  
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。 "B\qp"N  
l^SKd  
template < typename T1, typename T2 > v<c8qg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } o=g)  
  { @hCGV'4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M^bujGD  
} +XQS -=  
<?I~ +  
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: 1M+mH#?  
S2Wxf>b t2  
template < typename T1, typename T2 > L-Hl.UV  
struct result_2 #-{4 Jx  
  { h  qxe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t#d~gBe?V  
} ; )UxF lp;\  
u=4tW: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? 9SU;c l  
这个差事就留给了holder自己。 .qHgQ_%  
    HID;~Ne  
-Z#A}h  
template < int Order >  :${Lm&J  
class holder; 8L&#<Ol  
template <> vm Hf$rq  
class holder < 1 > t n}9(Oa)  
  { JU~l  
public : {% ;tN`{M  
template < typename T > zIlQqyOQ8  
  struct result_1 0R; ;ou  
  { (l$bA_F \  
  typedef T & result; X09& S4  
} ; x&7!m  
template < typename T1, typename T2 > ?{+}gS^  
  struct result_2 ('>!dXA$  
  { MN#\P1  
  typedef T1 & result; DSQ2z3s2  
} ; ,Z3.Le"  
template < typename T > Y(-+>>j_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >`t |a  
  { /Jo*O=Lpo  
  return (T & )r; f):|Ad|  
} ;ASlsUE\)  
template < typename T1, typename T2 > uRp-yu[nt%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const **oN/5  
  { "EA%!P:d,  
  return (T1 & )r1; d^,u"Z9P  
} _RAPXU~ 6-  
} ; b&0q%tCK  
V RT| OUq  
template <> %SIbpk%  
class holder < 2 > -l^u1z  
  { oo<,hOv   
public : Bl(we/r  
template < typename T > Id9hC<8$dq  
  struct result_1 teET nz_L  
  { &,bJ]J)8O  
  typedef T & result; !x&/M*nBE  
} ; B1\}'g8%f  
template < typename T1, typename T2 > Yz[^?M%(D  
  struct result_2 3>-^/  
  { }]/"auk  
  typedef T2 & result; mhVSZhx|  
} ; rBT#Cyl  
template < typename T > P)Sw`^d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const meE&, {  
  { 3!#d&  
  return (T & )r; 6=iz@C7r  
} f7\$rx  
template < typename T1, typename T2 > JZ9w!)U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <&Y7Q[  
  { 8I`>tY  
  return (T2 & )r2; 7mt;qn?n  
} #5=Yg5   
} ; V) C4 sG  
 \&"gCv#  
U+URj <)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fgq#Oi}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L`tr7EEr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [>v.#:YM^  
<-FAF:6$@@  
return l(i, j) = r(i, j); r. :LZEr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +%oXPG?  
]~GwZB'M  
  return ( int & )i; ,d$V-~2,  
  return ( int & )j; H W)> `  
最后执行i = j; pFx7URZA  
可见,参数被正确的选择了。 5v6*.e'p  
1d"g $i4e  
&KmV tj  
}[\l$sS  
}e  s  
八. 中期总结 UXvUU^k"v  
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: t*iKkV^aE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I ze+](  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]-&A )M6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V+(1U|@~  
!0i  
 $TGE  
Rq|7$O5  
>;LXy  
M2l0x @|  
九. 简化 i]Njn k  
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。 scT,yNV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $qV, z  
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: V9mqJRFJ:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (p>?0h9[  
  +-*/&|^等 TgoaEufS<  
2. 返回引用。 ]ri5mnB  
  =,各种复合赋值等 )[oegfnn-  
3. 返回固定类型。 Yw7txp`i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '1'De^%6W  
4. 原样返回。 Y23- Im  
  operator, NO+.n)etGb  
5. 返回解引用的类型。 AY<(`J{  
  operator*(单目) H Rn Q*  
6. 返回地址。 H`d595<=i;  
  operator&(单目) @y ] ek/  
7. 下表访问返回类型。 VKqIFM1b  
  operator[] #ueWU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IOhJL'r  
  operator<<和operator>> UuPXo66F ]  
L 7VDZCV  
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。 $KHw=<:)/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7@oM?r7td  
% Ya%R@b}  
template < typename Left > W8,4LxH  
struct value_return Ve)P/Zz}^  
  { GJS3O;2*  
template < typename T > ;UUpkOQO(  
  struct result_1 3Xcjr2]~  
  { 1cq"H/N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `1 A,sXfa  
} ; >}? jOB  
C.4r`F$p  
template < typename T1, typename T2 > rZ'&'#Q  
  struct result_2 4} .PQ{  
  { ",O |uL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -Y>,\VEK  
} ; v]{F.N  
} ; vxE#6  
`xv2,Z9<  
UI2TW)^2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 08czP-)OZ  
MD|T4PPz,}  
下面我们来剥离functor中的operator() Zaime  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,=>Ws:j  
Z mVw5G q  
return l(t) op r(t) ``mnk>/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K-,4eq!  
return op l(t) xbqFek$/r  
return op l(t1, t2) J,(@1R]KF:  
return l(t) op *yl?M<28  
return l(t1, t2) op Jt ++3]  
return l(t)[r(t)] vbBNXy/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ahICx{hK  
u1 Z;n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kx{LY`pY  
单目: return f(l(t), r(t)); 9[2qgw\D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (;!92ct[?  
双目: return f(l(t)); {'#1do}{  
return f(l(t1, t2));  B_Ul&V  
下面就是f的实现,以operator/为例 H2kib4^i  
P K+rr.k]  
struct meta_divide (1IYOlG4  
  { A>\5fO  
template < typename T1, typename T2 > 4t 5i9+h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |VX )S!  
  { &u+l`F^Z  
  return t1 / t2; VdL*"i  
} ~ECIL7,  
} ; pl }nb Y  
C]EkVcKFA  
这个工作可以让宏来做: *c<6 Er>s  
OI^??joQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o%yfR.M6$  
template < typename T1, typename T2 > \ !),eEy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v*";A  
以后可以直接用 ;NMv>1fI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !MXn&&e1  
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 LUs)"ZAi|  
(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。。。) D~ogq]  
mO=A50_&,Q  
O*7vmPy  
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 %g_ )_ ~  
8KyRD1 (-R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TUBpRABH  
class unary_op : public Rettype {=%,NwPs  
  { aP$it 6Z  
    Left l; n nOgmI7  
public : 8TBv~Q u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Z*`~,Q  
+0ALO%G;G"  
template < typename T > **V8a-@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XL3m#zW&  
      { J Bgq2  
      return FuncType::execute(l(t)); ["fUSQ  
    } tVv/G ~(  
3Ofh#|qc&  
    template < typename T1, typename T2 > bey:Qj??  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %*zV&H   
      { r.q*S4IS.m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qz"+M+~%&  
    } W:maE9E=  
} ; ^sKdN-{  
(_%l[:o6  
s\zY^(v4  
同样还可以申明一个binary_op 3,'LW}  
=Vm3f^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0u;a*#V@  
class binary_op : public Rettype ds9U9t  
  { h#p[6}D  
    Left l; htT9Hrx  
Right r; 0GlQWRa  
public : sWmqx$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \G#_z|'dN  
5X>K#N  
template < typename T > %[, R Q">v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`dHk]O  
      { ^g |j4N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;hPVe _/  
    } %iB,hGatE  
%+htA0aX  
    template < typename T1, typename T2 > GorEHlvVh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v#lrF\G5  
      { M"Af_Pbx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D<hX%VJ%M  
    } TMGYNb%<bX  
} ; ihJ!]#Fbm  
ch2m Ei(  
+DG-MM%\  
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 `_f&T}]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mGDy3R90  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8.G<+.  
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。 1Ys)b[:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q*Oj5;  
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。。。 ?S;z!) H)P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <:!E'WT#f  
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) 7'OR ;b$  
下面是修改过的unary_op * V7bALY  
^&\pY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wks zN h  
class unary_op ]x).C[^  
  { ce;$)Ff\  
Left l; ^OV!Q\j.q  
  oxBTm|j7  
public : VX*+:  
T X iu/g(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x+DETRLP  
;GE6S{~-  
template < typename T > d U*$V7  
  struct result_1 k`o8(zPb  
  { :_<&LO]Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H | C3{9  
} ; 3dz{" hV  
A;5_/ 2  
template < typename T1, typename T2 > H s$HeAp;  
  struct result_2 n*ROlCxV  
  { _u""v   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,na}' A@a`  
} ; yN)(MmX'1  
2}7_Y6RS*  
template < typename T1, typename T2 > eIy:5/s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fs yVu|G  
  { w_V A:]j4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s$zm)y5  
} [ #ih o(/  
fN@ZJ~F%j  
template < typename T > 0i"2s}^+_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {\`y)k 7  
  { uF|Up]Z G  
  return OpClass::execute(lt(t)); AFM+`{Cq  
} "uP*pR^  
!VaC=I^{  
} ; !4!qHJISa  
mZXtHFMu  
urE7ZKdI  
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 H5#]MOAP  
好啦,现在才真正完美了。 R|^bZf^  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?hAO-*);  
YcV^Fqi!  
template < typename Right > $9j>oUG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |Xm$O1Wa  
  { S,C c0)j>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,}khu  
}  3Z`"k2k  
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。 ]%I\FefT  
#?+[|RS|  
FZ}^)u}o  
K2e68GU  
]'7Au]Us`  
十. bind ~ES%=if~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。 3=o4ncg(  
先来分析一下一段例子 E24SD'|)  
IA&V?{OE@I  
b%*`}B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wx`.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '<vb_8.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [E%g3>/mt  
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。 .I EHjy\+  
我们来写个简单的。 ji>LBbnHdE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rW|%eT*/'A  
对于函数对象类的版本: {chZ&8)f  
d>mT+{3  
template < typename Func > >Ut: -}CS  
struct functor_trait SOX7  
  { g\q4-  
typedef typename Func::result_type result_type; qBcbMa9m  
} ; oemN$g&7  
对于无参数函数的版本: SUIJ{!F/  
`R xCs`  
template < typename Ret > &;pM<h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z. X hE \  
  { M9o/6  
typedef Ret result_type; D vvi)/<  
} ; QZG<sZ0"  
对于单参数函数的版本: &o7PB` (l  
CbW[_\  
template < typename Ret, typename V1 > ?%su?L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xo?'L&%  
  { V=5S=7 Z:  
typedef Ret result_type; cr<j<#(Z}  
} ; :*h1ik4t  
对于双参数函数的版本: t2vm&jk  
Y>/_A%vQU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x7<NaMK\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RM,aG}6M)M  
  { tFc<f7k  
typedef Ret result_type; ]LZ#[xnM7  
} ; R) :Xs .  
等等。。。 *k;bkd4x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +6l#hO7h  
P_0[spmFU  
template < typename Func > 9xj }<WM  
struct func_return g 8uq6U  
  { iZiT/#,H2  
template < typename T > EI*~VFx  
  struct result_1 />}zB![(K  
  { &4KUXn[F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 64#Ri!RR}  
} ; #:N#i  
[;7zg@Sa  
template < typename T1, typename T2 > 4i{Xs5zk  
  struct result_2 <9 ^7r J  
  { G1w$lc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AaxQBTB  
} ; ub fh4  
} ; ^^7@kh mNl  
mD.6cV  
pZeO dh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S>h\D4.  
*xpn-hCp<  
template < typename Func, typename aPicker > %AtT(G(n  
class binder_1 ~Gmt,l! b  
  { 82ixv<B  
Func fn; o6;  
aPicker pk; Z2yO /$<  
public : Cw(ypu  
p`A2^FS)  
template < typename T > QD{1?aY  
  struct result_1 4U}J?EB?K  
  { GTTEg{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;` Xm?N  
} ; %z1^  
!ry+{v+A  
template < typename T1, typename T2 > T30fp  
  struct result_2 s@"|o3BX  
  { \b $pH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; svDnw cl  
} ; %L]sQq,  
YaSBIq{z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bo90;7EK8  
#_S]\=N(  
template < typename T > 6lg]5d2CD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Rf9 KQ  
  { 60{DR >S  
  return fn(pk(t)); cf$ hIB)Oi  
} csLbzDg  
template < typename T1, typename T2 > 1Dc6v57  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KMkD6g  
  { RD)Vb$.B:  
  return fn(pk(t1, t2)); kZF<~U  
} CUG"2K9  
} ; /bo=,%wJ[  
R31Z(vY  
Yb<:1?76L  
一目了然不是么? { V(~  
最后实现bind <F&XT@  
o938!jML_  
\WTKw x  
template < typename Func, typename aPicker > 6@/k|t>OT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7- LjBlH  
  { \/j,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |;~2y>E  
} LXxQI(RO  
U`EOun ,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dL+yd0 b*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 '{.4~:  
4.wrY6+V  
十一. phoenix X)iI]   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #"!ga)a%L  
x+za6e_k"  
for_each(v.begin(), v.end(), /1{:uh$  
( )h 6w@TF  
do_ wE=I3E%  
[ X\H P{$fY_  
  cout << _1 <<   " , " Rzs u 7w  
] f1'X<VA  
.while_( -- _1), C@:X9NU  
cout << var( " \n " ) FGP^rTP)e  
) e4Qjx*[G  
); U _A'/p^D  
vdgK3I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >0ZG&W9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0U*f"5F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w0j'>4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ag+B*   
R\7r!38  
1,OkuyXy!>  
template < typename Cond, typename Actor > V[*>}XQER  
class do_while yF6AI@y  
  { W/t,7lPFb  
Cond cd; '&,p>aM  
Actor act; ,9I-3**W  
public : AhA&=l i;  
template < typename T > /Ta-3Eh!  
  struct result_1 ~XWBLU<  
  { }AB_i'C0  
  typedef int result_type; KGc.YUoE  
} ; %B#T"=Cx  
1QD49)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6XZjZ*)W  
H{N},B  
template < typename T > ]u-bJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AD`5:G  
  { Owu?ND  
  do 2BF455e   
    { O>nMeU  
  act(t);  *BM#fe  
  } L;M@]  
  while (cd(t)); s1::\&`za  
  return   0 ; )i:*r8*~  
} k\SqDmv  
} ; S!$S'{f<  
y5aPs z  
pT~3< ,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H}G 9gi  
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。 )hQ]>o@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。 #*y.C[^5{  
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。 7 qn=W  
下面就是产生这个functor的类: Z]DZ:dF  
vuY X0&  
}{@y]DcdM4  
template < typename Actor > ?<N} Xh  
class do_while_actor I2RXw  
  { l8+)Xk>   
Actor act; ^`SEmYb;  
public : }s'=w]m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jz=V*p}6  
y*sVimx  
template < typename Cond > y!x[N!a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M"p%CbcI]  
} ; Pke8RLg2A  
Y-1K'VhT  
svxjad@l/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V*2 * 5hx  
最后,是那个do_ {4/*2IRN9h  
?#&[1.= u  
W" vkmk  
class do_while_invoker E.Th}+  
  { $vO<v<I'Gb  
public : #m<uG5l`  
template < typename Actor > '4#NVXVQm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >cmz JS  
  { &3"ODAp'  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7\yh(+kN  
} W vu 1?  
} do_; \zk>cQ  
F{Yr8(UHA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9-_Lc<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q&?hwX Z7  
最后来说说怎么处理break和continue AsuugcN*  
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。 z(.,BB[  
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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