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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VniU:A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <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, o4jh n[Fx  
5?m4B:W  
Z1_F)5pn  
:eIQF7-  
  class filler beB3*o  
  { [\rzXE  
public : $'<FPbUtD}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }Fsr"RER@{  
} ; C;~LY&=  
B!U;a=ia  
5A+@xhRf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l{*Ko~g  
_*E j3=u  
tX6_n%/L  
n=?wX#rEC#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V''fmWo7  
|g'ceG-  
 U4qk<!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R_b4S%jhx  
yMt:L)+  
qkqtPbQ 7  
c Qe3  
二. 战前分析 A4(k<<xjE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b,X+*hRt  
\VWgF)_  
7A h   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LTB rg[X  
  /* --------------------------------------------- */ xQl}~G]!  
vector < int *> vp( 10 ); lOM8%{.'_x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eAStpG"*  
/* --------------------------------------------- */ .osG"cS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qWf[X'  
/* --------------------------------------------- */ DF UTQ:N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YRMe<upo  
  /* --------------------------------------------- */ jib pZ)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &xZSM,  
/* --------------------------------------------- */ `z$P,^g`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UyFC\vQ  
al9( 9)  
_%Yi ^^  
7!wc'~;  
看了之后,我们可以思考一些问题: P- +]4\  
1._1, _2是什么? R x(yn  
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。 ;G[0%z+*  
2._1 = 1是在做什么? qoZ)"M  
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。 ,.h@tN<C  
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。 EwmNgmYq  
I9m9`4BK  
/8!n7a7  
三. 动工 /;{L~f=et)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ([^#.x)hz  
I@\D tQZ  
[!MS1v c;  
9dm<(I}  
template < typename T > ={f8s,m)P,  
class assignment n_:EWm$\  
  { [4aw*M1z}.  
T value; 9Ofls9]U  
public : yPY{ZADkQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} g*`xEb= '  
template < typename T2 > O /:FY1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \w"~DuA  
} ; &n#yxv4  
BO7XN;  
Z} t^i^u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0Lb{HLT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e]CoYuPr  
"R=~-, ~  
RWX!d54&  
:H&G}T(#  
  class holder ALcPbr  
  { z"mpw mv5  
public : 8!HB$vdw7  
template < typename T > cx ("F /Jm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 74N3wi5B  
  { z&Aya*0v`  
  return assignment < T > (t); t\ a|Gp W  
} n>7aZ1Qa  
} ; H?!DcUg CC  
wOCAGEg  
gFrNk Uqp  
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: 0TSB<,9a[  
#ti%hm  
  static holder _1; !dU$1:7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t%J1(H  
Iqn (NOq^[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7!h> < sx  
而不用手动写一个函数对象。 IF-y/]  
TI t\  
HTz`$9  
1Lk(G9CoY  
四. 问题分析 /HS"{@Z"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。 0FY-e~xr  
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。 &%GAPs%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mwyB~,[d+W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A_WaRYG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F3]VSI6^E,  
nm& pn*1  
五. 问题1:一致性 MB $aN':  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,hT.Ok={36  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k`A39ln7wu  
Sk1t~  
struct holder f8aY6o"i  
  { eG8 l^[  
  // U djYRfk  
  template < typename T > Dte5g),R  
T &   operator ()( const T & r) const HyOrAv <  
  { R&&&RI3{  
  return (T & )r; jWV}U a  
} yP>025o't  
} ; 2H0BNrYM  
Kd5 8'$  
这样的话assignment也必须相应改动: `'sD(e  
s@5~Hy eI  
template < typename Left, typename Right > iP;" -Mj  
class assignment FpU8$o~r{  
  { Q;!rN)  
Left l; W3d+t ?28  
Right r; %''L7o.#a  
public : Mp>(cs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  y1T(R#  
template < typename T2 > 5ya^k{`+ZO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vp.?$(L^@/  
} ; ah_ >:x  
J|DZi2o  
同时,holder的operator=也需要改动: -W<1BJE  
5E"^>z  
template < typename T > M?L$xE_&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g}W|q"l?i  
  { hV0fkQ.|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EG|dN(qh  
} % @+j@i`&  
QIevps*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1JfZstT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0Ci/-3HV!  
N$IA~)  
return l(rhs) = r; *B}O  
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。 R LMn&j|?e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e0(aRN{W  
v=0G&x=/  
template < typename Tp > 3Jlap=]68S  
class constant_t 4oueLT(zc  
  { 6hv.;n};  
  const Tp t; Bt(<Xj D  
public : zxCx2.7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $7c,<=  
template < typename T > 3\Q9>>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZV+tHgzlv5  
  { :v;U7  
  return t; ~IjID  
} |\?u-O3  
} ; PnaiSt9p?r  
kaB4[u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |rwY   
下面就可以修改holder的operator=了 '&B4Ccn<V  
H~nZ=`P9&  
template < typename T > :S_]!'H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &JqaIJh   
  { L 1!V'Hm{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e@anX^M;  
}  w:QO@  
i2  c|_B  
同时也要修改assignment的operator() )"6-7ii7(f  
0 }od Q#  
template < typename T2 > QAp]cE1ew  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0]iaNR %  
现在代码看起来就很一致了。 n+hL/aQ+  
\|HNFxT`  
六. 问题2:链式操作 Zx_ ^P:rL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "O<ETHd0  
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。 2~?E'  
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。 PWiUW{7z  
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。 L*[3rqER  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Yg3nT:K_Y&  
^PezV5(  
template < typename T > 4fC:8\A  
struct result_1 ?SElJ? Z  
  { `HkNO@N[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3u$1W@T(  
} ; CssE8p>"F  
J:glJ'4E  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,r;xH}tbi  
6{HCF-cQd  
template < typename T > XDPgl=~  
struct   ref (H !iK,R  
  { bNVeL$'  
typedef T & reference; w,FPL&{  
} ; HdI)Z<Krp  
template < typename T > 9%iQ~   
struct   ref < T &> N\ !  
  { *Z_4bR4Q  
typedef T & reference; D\-\U E/  
} ; {#k[-\|;  
CL4N/[UM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~~h#2SX  
~8u *sy  
template < typename T > "^\q{S&q2P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ($[+dR  
  { @:9Gs!!  
  return l(t) = r(t); %csrNf  
} Dz6xx?  
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。 G_S>{<[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /~{`!30  
7 s5(eQI  
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 l9&k!kF`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qrlC U4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9DNp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SI+Uq(k  
最后的布局是: KRC"3Qt  
                Add znwKwc8,  
              /   \ Nb`qM]&  
            Divide   5 (;},~( 2B  
            /   \ ` z0q:ME  
          _1     3 /GC&@y0yi  
似乎一切都解决了?不。 F9u?+y-xb  
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。 5MAfuHq^  
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。 ~EPVu  
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: x~!|F5JbM  
% ERcFI]G  
template < typename Right > &b tI#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "U-jZ5o"  
Right & rt) const ~! -JN}H m  
  { ~ $g:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BA]$Fi.Mw  
} QE\ [ EI2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JUpV(p"-r  
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。 Tz,9>uN  
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。 -PE_qZ^  
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。 m"iA#3l*=  
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。 :]@c%~~!&  
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? I'BhN#GhX  
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: <]M. K3>  
Wjw ,LwB  
template < class Action > 5?^L))  
class picker : public Action x1.S+:  
  { /q]rA  
public : + '_t)k^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LnI  
  // all the operator overloaded p2i?)+z  
} ; +SH{`7r  
d}h{#va*  
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。 WQ.0}n}d  
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*TbgxS~W  
0+*NHiH  
template < typename Right > "^n,(l*4x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J{1H$[W~}  
  { 7~mhWPzMwB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EJ9hgE  
} a4__1N^Qj  
j ) 6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V}#X'~Ob  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 l[38cF  
Go)$LC0Mi  
template < typename T >   struct picker_maker }|kFHodo  
  { k||t<&`Ze  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S' j g#*$  
} ; 3N2d V6u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;/j2(O^  
  { qq| 5[I.?  
typedef picker < T > result; ukW&\  
} ; "tzu.V-  
9Rnypzds  
下面总的结构就有了: N7+L@CC6T  
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。 6QX m] <  
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。 `OBzOM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?dgyi4J?=`  
至此链式操作完美实现。 Q!e560@  
20;9XJmjl  
`r`8N6NQ&]  
七. 问题3 :}lqu24K  
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。 KhHFJo[8sf  
$')C&  
template < typename T1, typename T2 >  8s0+6{vW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MEiP&=gX!  
  { O,Q.-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hJ}i+[~be  
} Rm} ym9  
z~ cW,  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: WTJ 0Q0U  
1`&`y%c?B  
template < typename T1, typename T2 > hxO}'`:  
struct result_2 mLX/xM/T?/  
  {  x]+PWk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5I622d  
} ; s<9g3Gh  
4I$Y(E}  
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? AI-*5[w#A  
这个差事就留给了holder自己。 <xOX+D  
    -zR<m  
+WH\,E  
template < int Order > x#>V50E  
class holder; _v,0"_"  
template <> ')y2W1  
class holder < 1 > ]:|B).  
  { Lgg,K//g  
public : ;A*SuFbV  
template < typename T > 'a ['lF  
  struct result_1 5?kfE  
  { Jj"{C]  
  typedef T & result; {>f"&I<xw  
} ; E(jZ Do  
template < typename T1, typename T2 > ZEP?~zV\A  
  struct result_2 g^'h 4qOa  
  { ,&P 4%N"  
  typedef T1 & result; VfX^iG r  
} ; ->sxz/L  
template < typename T > ~dYCY_a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $C4~v  
  { I\~[GsDY  
  return (T & )r; `^bP9X_a  
} cm< #zu3~S  
template < typename T1, typename T2 > s,HbW%s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XcVN{6-z  
  { qO#3{kW  
  return (T1 & )r1; B>,e HXW  
} EuK}L[Kl  
} ; vrnvv?HPrR  
_%w680b'  
template <> j9p6 rD  
class holder < 2 > #De>EQ%  
  { x[(6V'  
public : ?b (iWq  
template < typename T > PsC")JS  
  struct result_1 p}1i[//S  
  { C= ~c`V5>r  
  typedef T & result; =&}@GsXdo  
} ; ^4dE8Ve"@  
template < typename T1, typename T2 > {q-&!l|  
  struct result_2 ar 3L|MN  
  { "rv~I_zl  
  typedef T2 & result; t#k]K]  
} ; z*\_+u~u  
template < typename T > 7o E0;'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )4yP(6|lx  
  { f9.?+.^_  
  return (T & )r; BI1M(d#1L"  
} ,>;21\D  
template < typename T1, typename T2 > aZFpt/.d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $D bnPZ2$  
  { 17LhgZs&  
  return (T2 & )r2; W0qR? jc  
} rq+_ [!  
} ; xe@1H\7:  
5'AP:3Gf"  
nBh+UT}  
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> >。 4Uy%wB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E9:@H;Gc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #[+# bw_6  
]I?.1X5d0  
return l(i, j) = r(i, j); uO%0rKW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SyWZOE%p  
:gVUk\)  
  return ( int & )i; V ao:9 ~  
  return ( int & )j; K d&/9<{>  
最后执行i = j; d)o5JD/  
可见,参数被正确的选择了。 kwI``7g8*e  
 F B]Y~;(  
L)e" qC_-  
HQqFrR  
U0x A~5B  
八. 中期总结 YvR bM  
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: r/YJ,2!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 US g"wJY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 acd[rjeT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A;oHji#*  
ci0A!wWD  
['d9sEv.  
{v ?Q9  
'p@f5[t  
slQn  
九. 简化 c_J9CKqc  
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。 u`pTFy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VY?9|};f  
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: YF%gs{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T &ZQ ie/  
  +-*/&|^等 dWAt#xII  
2. 返回引用。 kf, &t   
  =,各种复合赋值等 CIudtY(:  
3. 返回固定类型。 NR4+&d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8wU$kK  
4. 原样返回。 JJ: ku&Mb  
  operator, h4Crq Yxa_  
5. 返回解引用的类型。 ?uWUs )9  
  operator*(单目) ,81%8r  
6. 返回地址。  vy<W4  
  operator&(单目) k<gH*=uXY'  
7. 下表访问返回类型。 J'44j;5&  
  operator[] 56v G R(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]Q^)9uE\D  
  operator<<和operator>> Cf% qap#  
YT\`R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;%e&6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T{{:p\<]_  
6=iHw 24  
template < typename Left > .u-a+ac<  
struct value_return f ,F X# _4  
  { 2+1ybOwb  
template < typename T > D"7}&Ry:  
  struct result_1 o Pe|Gfv\G  
  { x#1 Fi$.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c~ss^[qx|  
} ; i]8O?Ab>?  
X\^V{v^-  
template < typename T1, typename T2 >  wJp<ZL  
  struct result_2 hnj\|6L  
  { ,9&cIUH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !_fDL6a-  
} ; WAu>p3   
} ; NxP(&M(  
Kz HYh  
lC<;Q*Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ' zyw-1  
!fOPYgAGKn  
下面我们来剥离functor中的operator() /jv/qk3i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5.rAxdP  
$dC`keQM>9  
return l(t) op r(t) Sd7jd?#9'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !=0h*=NOYt  
return op l(t) L\Se ,  
return op l(t1, t2) Dqy`7?Kn  
return l(t) op (0-Ol9[  
return l(t1, t2) op ( t&RFzE?G  
return l(t)[r(t)] K_i|cYGV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a5*r1,  
ImXYI7PL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \&"C  
单目: return f(l(t), r(t)); EX,>V,.UV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EPm~@8@"j?  
双目: return f(l(t)); : auR0FE  
return f(l(t1, t2)); *`>BOl+ro  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;[<(4v$  
xyL"U*  
struct meta_divide Z.VKG1e}  
  { tv#oEM9esl  
template < typename T1, typename T2 > kK &w5'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WzIUHNn'I  
  { IJ^~,+  
  return t1 / t2; 'a#lBzu\b  
} 5`h$^l/  
} ; lM-9J?j  
!%>RHh[  
这个工作可以让宏来做: {_9O4 + &  
=?5)M_6)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FnvpnU",  
template < typename T1, typename T2 > \ GJ9>i)+h;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yD+4YD  
以后可以直接用 C`5'5/-.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yl[I'fX66  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ss[[V(-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,i:?c  
O}M-6!%<,  
+,e#uuj$p  
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 4@9Pd &I  
+x]/W|5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [.#nM  
class unary_op : public Rettype [ZWAXl $  
  { KC;cu%H  
    Left l; I&-r^6Yx  
public : dq 93P%X24  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]?^V xB7L  
adLL7  
template < typename T > z33UER"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const us.#|~i<h  
      { C4+DZ<pE  
      return FuncType::execute(l(t)); gN/<g8  
    } C;W@OS-;  
OBi(]l}^O  
    template < typename T1, typename T2 > YR?Y:?(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T$;S   
      { >Hf{Mx{<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \jfK']P/H  
    } (/:m*x*6  
} ; {JE [  
IkCuw./  
"6B@V=d  
同样还可以申明一个binary_op T^v763%  
.a4,Lr#q.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )eZK/>L&  
class binary_op : public Rettype ocGrB)7eD  
  { dl4n -*h  
    Left l; DU^.5f  
Right r; u*C*O4f>OC  
public : M7=,J;@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u8-6s+ O  
c p"K?)  
template < typename T > gUklP(T=u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K(;qd Ir  
      { pGs?Y81  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s"jvO>[  
    } M}8P _<,  
#9,8{ O"  
    template < typename T1, typename T2 > g+#<;Gbpe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h>pu^ `hk  
      { :-?ZU4)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  2%@tnk|@  
    } ajSB3}PN  
} ; A8-[EBkK  
8~Kq "wrbu  
e,%|sAs[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )7 5 7   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j_<qnBeQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DTO_IP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N@d~gE&^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =u2 z3$  
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。。。 od=hCQ1 >  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 orjtwF>^  
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) p9"dm{  
下面是修改过的unary_op UT;%I_i!'  
D;en!.[Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m.D8@[y  
class unary_op )Cy>'l*Og7  
  { i-|N6J  
Left l; x?L0R{?WW  
  505c(+  
public : mG~k f]Y  
"rB B&l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T AG@Ab  
wV )\M]@  
template < typename T > Ph^1Ko" 2  
  struct result_1 B_[efM<R$  
  { hO"!q;<eS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pS$9mzY  
} ; ,C,nNaW  
NK0'\~7&  
template < typename T1, typename T2 > h$8h@2%  
  struct result_2 6{6hz 8  
  { 'V]C.`9c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qA>#;UTp  
} ; OlT8pG5Oa  
k'8tcXs  
template < typename T1, typename T2 > F\eQV<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8UU L=  
  { +jhzE%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >h aihT  
} 9J/[7TzSZ  
YE`Y t  
template < typename T > 7qqzL_d>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }uma<b  
  { Y%;J/4dd  
  return OpClass::execute(lt(t)); .Y6v#VI  
} S<7!<]F-  
e]VW\ 6J&  
} ; c^I^jg2v  
,# 2~<  
3)WfBvG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug G2|jS@L#  
好啦,现在才真正完美了。 r;{$x  
现在在picker里面就可以这么添加了: rt^~ I \V  
V 1'otQH2l  
template < typename Right > N**)8(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `df!-\#  
  { 3CD#OCz7&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yeiIP  
} Erw1y,mF  
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。 sFM$O232  
&|x7T<,)  
\Y!#Y#c  
cF 5|Pf  
|$\K/]q -  
十. bind 1["i,8zB  
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。 w=#'8ZuU  
先来分析一下一段例子 \-yI dKj  
b? o  
\ ku5%y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QF/ULW0G!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <|l}@\iRX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'Q=;I  
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。 M{ncWq*_j  
我们来写个简单的。 <&m50pq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jfG of*  
对于函数对象类的版本: {wC*61@1  
OKh0m_ )7  
template < typename Func > pa46,q&M  
struct functor_trait ah*{NR)  
  { {dZ]+2Z~+  
typedef typename Func::result_type result_type; ~B|m"qY{i  
} ; 'i%r  
对于无参数函数的版本: OjhX:{"59  
t+a.,$U  
template < typename Ret > Gko"iO#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MsXw 8D  
  { nYSe0w  
typedef Ret result_type; :.5l  
} ; *k7BE_&*0Z  
对于单参数函数的版本: kqCsEtm]  
A'#d:lOA  
template < typename Ret, typename V1 > -gvfz&Lz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F q~uuQ  
  { v \i"-KH  
typedef Ret result_type; OTF/Pu$  
} ; LWCFCkx%  
对于双参数函数的版本: X7!q/1$J  
HThZ4Kg+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w W\[#Ku  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zp)=l Td  
  { $w*L' <  
typedef Ret result_type; O[VY|.MEk  
} ; F ,472H  
等等。。。 &IN%2c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y'iI_cg  
}@q/.Ct! x  
template < typename Func > o6vnl  
struct func_return opa}z-7>^  
  { MS\vrq'_  
template < typename T > )'~Jsg-  
  struct result_1 y.A3hV%6b  
  { 41<~_+-@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n725hY6}<l  
} ; +vy fhw4  
FGi7KV=N  
template < typename T1, typename T2 > U5kKT.M  
  struct result_2 Rq}lW.<r  
  { {3x>kRaKci  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l L;5*@  
} ; Nbr$G=U  
} ; 4fs d5#  
'yPKQ/y$x  
l(NQk> w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hY.i`sp*/  
3q'AgiW  
template < typename Func, typename aPicker > d~~kJKK  
class binder_1 e4` L8  
  { ^Oi L&p;r  
Func fn; e%[*NX/  
aPicker pk; At\(/Z y  
public : }T4|Kyu?  
}PJsPIa3j  
template < typename T > l\W|a'i  
  struct result_1 RKP, w %  
  { jae9!W i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /-p!|T}w  
} ; K#+?oFo:  
14 & KE3`  
template < typename T1, typename T2 > ^i%S}VK  
  struct result_2 GS>[A b+  
  { d#v@NuO6 h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CIIjZ)T  
} ; T`!R ki%~  
yIL=jzm`7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cuN]}=D  
tQ{/9bN?P  
template < typename T > tfU*U>j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o=YOn&@%  
  { M?lh1Yu"  
  return fn(pk(t)); }R}+8  
} U=bx30brh%  
template < typename T1, typename T2 > >S I'Q7k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M,fL(b;2  
  { n.+'9Fj  
  return fn(pk(t1, t2)); wS}c \!@<,  
} LH4A!a]  
} ; :$"{-n  
Y_CVDKdcY  
~Y x_ 3  
一目了然不是么? _4N.]jr5  
最后实现bind mU-2s%X<.^  
w5 .^meU  
G[mqLI{q  
template < typename Func, typename aPicker > /Q3>w-h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~W21%T+  
  { - UkK$wP5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c;kU|_  
} -i8KJzPL f  
`0NU c)`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /u$'=!<b;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ==[(Mn,%d  
KdCrI@^  
十一. phoenix Xd+H()nR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vb=]00c  
~Y/A]N86,  
for_each(v.begin(), v.end(),  tA#$q;S  
( *|=D 0  
do_ k K=VG< :M  
[ ;}+M2Ec51  
  cout << _1 <<   " , " W p)!G  
] 'o IE:#b  
.while_( -- _1), zufphS|  
cout << var( " \n " ) y5sH7`2+5  
) WRD z*Zf  
); {c*$i^T  
@l CG)Ix<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: v8-My1toV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  Lw\u{E@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .hW>#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XN<!.RCw  
Z^V;B _  
h*VDd3[#  
template < typename Cond, typename Actor > ATkd#k%S  
class do_while nG'Yo8I^5  
  { %"f85VfZ  
Cond cd; 4<($ZN8  
Actor act; +S{m!j%B  
public : zls^JTE  
template < typename T > 50MM05aC  
  struct result_1 Tm`@5  
  { Yd3lL:M  
  typedef int result_type; iTinZ!Ut  
} ; )3CM9P'0  
5 &8BO1V.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} STwGp<8  
&MpLm&  
template < typename T > gg`{kN^r.a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pl>b 6 |  
  { O H>.N"IG  
  do 9^!.!%6O$  
    { 'b.jKkW7  
  act(t); ]ePg6  
  } wK2$hsque  
  while (cd(t)); X}Q4;='C-  
  return   0 ; g}hUCx(  
} 1#x5 o2n  
} ; %O9Wm_%  
~+'f[!^  
\Hp!NbnF$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _9=87u0  
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。 `e ZDG  
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。 <ci(5M  
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;p/S#P:  
下面就是产生这个functor的类: bR7tmJ[)Z  
cgG*7E  
JAHg_!  
template < typename Actor > U1:m=!S;x  
class do_while_actor WuE]pm]c  
  { &n | <NF  
Actor act; |y7TYjg6  
public : ,C6(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N[Xm5J  
+}m`$B}mJ  
template < typename Cond > <9&GOaJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h1q 3}-  
} ; #v(As) 4^  
-F/)-s6#!'  
FZgf"XM>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zw)=Y.y!  
最后,是那个do_ )vq}$W!:9  
$@6q5Iz!&  
(72%au  
class do_while_invoker U)'YR$2<  
  { Vb? wwx7=  
public : /HUT6B  
template < typename Actor > 2(!W 9#]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fP<== DK  
  { }N9PV/a  
  return do_while_actor < Actor > (act); eY` z\I  
} EJ {vJZO  
} do_; pImq< Z  
U`) " ;WN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I0l3"5X a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y3( ~8n  
最后来说说怎么处理break和continue 5dv|NLl  
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。 1;m?:|6K{  
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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