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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'r n;|K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W{+0iAYnp  
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, vEe  
V3W85_*  
:UcS$M1LE  
wDhcHB  
  class filler Cj1UD;  
  { G`#gV"PlC  
public : ,;P`Mf'YC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Au._n,<  
} ; _*$B|%k   
-fx88  
WJU NJN  
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: PBs<8xBx^  
K2rS[Kdfaq  
,ok J eZ  
EjX'&"3.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xnQGCw?S&}  
~R@m!'I k  
`/JR}g{O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z)O>h^0  
y]YS2^  
<oaBh)=7  
4`-?r%$,:  
二. 战前分析 /9+A97{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :iQ^1S` pH  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #8f"}>U9.,  
7k t7^V<  
Q xF8=p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e=]oh$]  
  /* --------------------------------------------- */ {.D2ON  
vector < int *> vp( 10 ); F}B/-".^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PDq}Tq  
/* --------------------------------------------- */ ul=a\;3x#|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S7NnC4)=-f  
/* --------------------------------------------- */ FSwgPIO>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C3 b0`|5  
  /* --------------------------------------------- */ -6~dJTm[t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1[/$ZYk:  
/* --------------------------------------------- */ e7bT%h9i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R3{*v =ov  
KG-k$glD  
/Xu;/MMpd3  
H8<7#  
看了之后,我们可以思考一些问题: jRdhLs,M9  
1._1, _2是什么? %I|+_ z&x  
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。 ,'1Olu{v[s  
2._1 = 1是在做什么? Bsu=^z  
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。 _5U%'\5s  
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。 tgvpf /cQ  
"\zj][sL  
S QM(8*:X  
三. 动工 PQ&Q71  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "x.6W!  
4l%?mvA^m  
A1|7(Sow  
|auX*hb9  
template < typename T > ph8Jn+|E  
class assignment $&xuVBs   
  { FD XWFJ  
T value; l6 S19Kv  
public : X@ bn??  
assignment( const T & v) : value(v) {} z)ft3(!  
template < typename T2 > ^EC)~HP@C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M}=s3[d(,  
} ; ?`N57'iPb  
~}7$uW0ol  
^&`sWO@=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [xZ/ZWb/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wr3_Bf3]  
JVUZ}#O  
b(.-~c('  
,Lt~u_lve  
  class holder v+!y;N;Q  
  { 2YE;m&  
public : H )BOSZD  
template < typename T > Sc;iAi (  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1a($8>  
  { )K>Eniou  
  return assignment < T > (t); sorSyuGr  
} dN$ 1$B^k  
} ; w+Z--@\  
/v}P)&  
#dva0%-1  
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: _o@(wGeu#  
kq)+@p  
  static holder _1; ^%\)Xi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,s1&O`  
-M7K8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `3 f_d}b  
而不用手动写一个函数对象。 T"L0Iy!k;  
W4)kkJ  
|A ;o0pL  
JP{UgcaF  
四. 问题分析 E:uReT  
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。 1a7!4)\  
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。 :7 qqjs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1 L+=|*:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $7Jfb<y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sg-g^ dIN1  
I\}|Y+C$d/  
五. 问题1:一致性 kP7a:(P_g  
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?| nqZA|-}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :z B}z^8-  
z7-`Y9Ypd  
struct holder /h/6&R0l  
  { g d z  
  // CD^CUbGk  
  template < typename T > HH"$#T^-  
T &   operator ()( const T & r) const ?QGmoQ)  
  { =kd YN 5R  
  return (T & )r; aGpCNc{+  
} CV s8s  
} ; UE^D2u  
vKU`C?,L  
这样的话assignment也必须相应改动: 8O;Vl  
6^Ph '  
template < typename Left, typename Right > ?8Et[tFg  
class assignment ,*7H|de7   
  { :v`o6x8  
Left l; ]$3+[9x'  
Right r; B]1HS`*7  
public : xS"$g9o0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !(Q l)C  
template < typename T2 > u,f A!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]pWP?Ws  
} ; +O'vj  
)!cI|tovs  
同时,holder的operator=也需要改动:  JX{KYU  
tevQW  
template < typename T > ` K w7"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s|Zx(.EP  
  { cS}r9ga Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M`~!u/D7  
} e&2wdH&  
=N_,l'U\^  
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。 CN/IH   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nX._EC  
H>?F8R_iq  
return l(rhs) = r; O-j$vzHpdY  
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。 }kE87x'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {]^2R>0Q  
 QsOhz  
template < typename Tp > h~w4, T  
class constant_t @rO4y`  
  { kM!V .e[g  
  const Tp t; 1kmQX+f  
public : L,~MicgV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9cd8=][  
template < typename T > m&IsDAn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s-k_d<  
  { $ [7 Vgs  
  return t; DA"}A`HfI  
} 3bs4mCq  
} ; q* !3C  
>t3'_cBC!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ['[KR BJL  
下面就可以修改holder的operator=了 J!h^egP  
nrpI5t.b  
template < typename T > ^Y04qeRd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dvjTyX  
  { ;GsQR+en  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RY=1H  
} /smiopFcq  
dqe7sZl!  
同时也要修改assignment的operator() x*}bo))hb  
/\=MBUN  
template < typename T2 > KJh,,xI>by  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'iUg[{'+  
现在代码看起来就很一致了。 pCU*@c!  
6EJVD!#[K  
六. 问题2:链式操作 (j&A",^^S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2~c~{ jl\  
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。 sR=/%pVN  
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。 >UHa  
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。 'C?NJ~MN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x &=9P e(  
D59T?B|BdD  
template < typename T > bAF )Bli  
struct result_1 } /:\U p  
  { )`HA::  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hu5!ev2  
} ; 0ys~2Y!eH  
m)&znLA  
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: RL}KAGK  
.T.5TMiOSq  
template < typename T > p-$Cs _{Z  
struct   ref X-JV'KE}^z  
  {  7}B   
typedef T & reference; +=P@HfVfiq  
} ; tRfm+hqRZ  
template < typename T > c[cAUsk i  
struct   ref < T &> 8SmjZpQ?  
  { {0yu   
typedef T & reference; X K>&$<5{  
} ; 'Ud| Ex@A9  
l]#!+@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3|kgTB-  
rPiNv 30L  
template < typename T > ?S#\K^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k%Vv?{g  
  { s& yk  
  return l(t) = r(t); P-Su5F  
} I6w~H?ul@*  
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。 KCR N}`^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >PalH24]  
uJow7-FD  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,4@|1z{bfm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  <!'M} s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `T WN^0!]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 79 Bg]~}Z  
最后的布局是: UTk r.T+2X  
                Add lrEj/"M  
              /   \ tIZ~^*'  
            Divide   5 %w"nDu2Gcv  
            /   \ 0Xl%uF+w  
          _1     3 oRY!\ADR  
似乎一切都解决了?不。 TMj4w,g4  
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。 |:q/Dt@  
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。 s: |M].  
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: dbF M,"^  
\ L]|-f(4  
template < typename Right > hU {-a`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KS<Jv;  
Right & rt) const ,E*R,'w   
  { 9`Q@'( m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }vh Za p^  
} -G`.y?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n9UKcN-  
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。 Zk`#VH  
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。 igkz2SI  
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。 2C "=!'  
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。 Oh!(@  
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? *e4TSqC|  
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: XW~bu2%{7"  
>S#ul?  
template < class Action > ]T<^{jG  
class picker : public Action >)#c\{ c  
  { W |UtY`1  
public : Y 62r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q-AN[_@  
  // all the operator overloaded ;#QhQx  
} ; o$J6 ~dn  
wGLF%;rRe4  
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。 96ZdM=  
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: 2CLB1  
!]b@RUU  
template < typename Right > 8Qrpa o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^R_e  
  { K{DAOQ.z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !: us!s  
} lOerrP6f(  
*xH\)|3,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C1B'#F9EO  
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。 8T5k-HwE  
optBA3@e!  
template < typename T >   struct picker_maker 5P ke8K  
  { nX[;^v/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l)|lTOjb  
} ; L.)yXuo4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2C/%gcN >  
  { +zO]N&  
typedef picker < T > result; \< 65??P  
} ; 3% vis\~^  
e}"wL g]  
下面总的结构就有了: pj|X]4?wdI  
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。 @ss):FwA  
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。 8pe0$r`b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A3yi?y{[*  
至此链式操作完美实现。 f=_g8+}h  
+/N1_  
8hB.fau  
七. 问题3 =5s$qb?#  
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。 Y!n'" *J>  
p_6P`Yx^e  
template < typename T1, typename T2 > "c Pz|~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O E|+R4M  
  { =K'L|QKF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z_itu73I  
} ScJu_A f  
MSYN1  
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: |- OHve4A  
4#2 ,Y!  
template < typename T1, typename T2 > x[Q&k[xV  
struct result_2 {B^pnLc  
  { :ICr\FY$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t2.juoI(  
} ; AM/lbMr  
#W5Yw>$  
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? o* _g$  
这个差事就留给了holder自己。 z7q%,yw3N  
    P>W8V+l![  
 N|N/)  
template < int Order > (`mOB6j  
class holder; Y6;@/[_  
template <> Ar5JP_M`E  
class holder < 1 > H%T3Pc  
  { K~JC\a\0  
public : mxhW|}_-j  
template < typename T > =n)#!i  
  struct result_1 ?>TbT fmR  
  { hDb HSZ  
  typedef T & result; g TD%4V  
} ; $68 XZCx  
template < typename T1, typename T2 > HnK/A0jM  
  struct result_2 Iq@IUFpc7~  
  { v1K4$&{F  
  typedef T1 & result; ;]u1~  
} ; ~,+[M-  
template < typename T > {4)5]62>u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cuNq9y;[  
  { )w@y(;WJ  
  return (T & )r; U)b &zZc;  
} #PPsRKj3c  
template < typename T1, typename T2 > (ai72#nFtb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lDH_ Y]bM  
  { IjgBa-o/V  
  return (T1 & )r1; A1 b6Zt  
} h!~|6nj  
} ; 2nYiG)tg  
YFAnlqC  
template <> ":z@c,  
class holder < 2 > 25w6KBTe;:  
  { L1:}bH\y  
public : +Hi{ /{k0N  
template < typename T > H|x k${R`  
  struct result_1  bsD'\  
  { 0L 7@2|a0  
  typedef T & result; ,at-ci\'  
} ; 8L@UB6b\  
template < typename T1, typename T2 > B0NN>)h  
  struct result_2 Ho:}Bn g  
  { $o{F  
  typedef T2 & result; ByC1I.B`  
} ; mp muziH  
template < typename T > m|(I} |kT3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const / *O u$  
  { ?BXP}]  
  return (T & )r; R,fMZHAG  
} @m }rQT  
template < typename T1, typename T2 > o&*1U"6D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0<6rU  
  { hVROzGZk  
  return (T2 & )r2; LAOdH/*:  
} Cv gPIrl  
} ; n">?LN-DC  
WX+< 4j  
a-SB1-5jf  
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> >。 fbi H   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U1OLI]P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VGkW3Nt0  
oC ^z_AtZ  
return l(i, j) = r(i, j); #mi0x06  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }UJdE#4  
0Ax>gj-`  
  return ( int & )i; (UbR%A|v;  
  return ( int & )j; z{7,.S u  
最后执行i = j; 9}? 5p]%  
可见,参数被正确的选择了。 [)T$91 6I  
iT)2 ?I6!  
6i*p +S?U"  
\xa36~hh40  
bw<~R2[  
八. 中期总结 QySca(1tN  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N6-2*ES  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s /k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %-0em!tUV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &kmd<  
&@`H^8  
Ply2DQr  
6c;?`C  
HfZ (U5~  
[hvig$L  
九. 简化 &B{Jxc`VA  
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。 4Tbi%vF{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?45K%;.9Q  
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: @$N*lrM2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `tUeT[  
  +-*/&|^等 E Ni%ge'":  
2. 返回引用。 #o}{cXX#  
  =,各种复合赋值等 'J&@jp  
3. 返回固定类型。 ]h`E4B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %\s#e  
4. 原样返回。 =Un6|]  
  operator, t9=|* =;9)  
5. 返回解引用的类型。 7lBQd(  
  operator*(单目) ? ><   
6. 返回地址。 ix_$Ok  
  operator&(单目) &*?!*+!,i  
7. 下表访问返回类型。 h&^/, G  
  operator[]  nd*!`P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c]:J/'vc  
  operator<<和operator>> /Va&k4  
VS@rM<K{  
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。 1 _:1/~R1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #,|_d>p:  
[^"(%{H  
template < typename Left > @'G ( k;  
struct value_return tMs| UC  
  { c#4ZDjvm6  
template < typename T > 28ov+s~1+-  
  struct result_1 y<gYf -E+  
  { p Z|nn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fw8X$SE"  
} ; / hj9Q!  
<@;xV_`X+  
template < typename T1, typename T2 > nR|uAw  
  struct result_2 MRY)m@*+6  
  { j]] ziz,E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T_|fb)G+{  
} ; N*4IxY'vX/  
} ; '/]Aaf@U8  
i|! 9o:  
bD^ob.c.A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ObHz+qRG  
-<HvhW  
下面我们来剥离functor中的operator() 9!/1F !  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Fq\`1Ee{  
t2%bHIG}  
return l(t) op r(t) V%KW[v<G<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,EJ [I^  
return op l(t) BtBt>r(*  
return op l(t1, t2) mDt",#g  
return l(t) op :^.87>V7  
return l(t1, t2) op 9g,L1 W*  
return l(t)[r(t)] b}{9 :n/SC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p 7E{es|J  
LYo7?rp  
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: 8X~vJ^X9@y  
单目: return f(l(t), r(t)); ^xu)~:} i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z&/ o  
双目: return f(l(t)); a9q?9X  
return f(l(t1, t2)); KVe'2Q<  
下面就是f的实现,以operator/为例 b(rBha|  
vBQ?S2f  
struct meta_divide IHX#BY>  
  { WiCM,wDi  
template < typename T1, typename T2 > )RKhEm%Vr2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `Q_ R/9~  
  { t;PnjCD<`  
  return t1 / t2; ~w}[ ._'#M  
} 8Nq Iz  
} ; v7I*W/  
-`1L[-<d=/  
这个工作可以让宏来做: YVV $g-D}  
1|$Rzt%ge  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vt2=rD4oJk  
template < typename T1, typename T2 > \ ialk6i![  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }K]VlFR  
以后可以直接用 G:s:NXy^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aV%rq9Tp  
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 u5|e9(J  
(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。。。) 'r <BaL  
o5A_j?t  
v-aq".XQ  
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 . zMM86c  
@+vTGjHA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I%WK*AORM  
class unary_op : public Rettype P9chRy  
  { `lOoT  
    Left l; L2A#OZZu  
public : W{/z-&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;|%JvptwW%  
'GoeVq  
template < typename T > < tq9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oeKc-[r  
      { >mltE$|  
      return FuncType::execute(l(t)); />7/S^  
    } U2?gODh'  
UAO#$o(  
    template < typename T1, typename T2 > nx]b\A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^$ bhmJYT  
      { HwK "qq-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mR@Xt#  
    }  e) (|  
} ; 8H b|'Q|^  
pa73`Ca]  
*s4!;2ZhsU  
同样还可以申明一个binary_op )5OU!c  
R/YL1s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |O2PcYNu  
class binary_op : public Rettype %lmRe(M  
  { ,]"u!,yHb  
    Left l; m(P)oqwM  
Right r; 0GVok$r@  
public : c[7qnSH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #OTsD+2Za=  
L]}|{< 3\  
template < typename T > 8< -Vkr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5KSsRq/8"  
      { @Q!j7I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L\[jafb_`  
    } urB.K<5ZA  
W| p?KJk)  
    template < typename T1, typename T2 > |&Q=9H*e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =$Z'F<|d  
      { o<4LL7$A!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s>X;m.<  
    } DI7trR`  
} ; t}nRWo  
hl+Yr)0\  
7>LhXC  
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 TxWj gW~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g:g>;" B O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "e"`Or  
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。 |D~MS`~qd5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T9^i#8-^  
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。。。 Nvi14,q/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n_<]9  
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) 4\?B ,!  
下面是修改过的unary_op }!LYV  
JoYzC8/r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v\c3=DbO  
class unary_op DiX4wmQ  
  { M: 6 cma5  
Left l; BhjXNf9[  
  , ]MX&]  
public : a_yV*N`D  
ZS-9|EA<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jc<3\ 7  
[Dhc9  
template < typename T > /dqKFxB1  
  struct result_1 f`%k@\  
  { @lX)dY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fmu R(f=  
} ; g`j%jQuY  
Wac8x%J  
template < typename T1, typename T2 >  -<sXvn  
  struct result_2 NXx}KF c  
  { NJp;t[v.^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mNJB0B};m  
} ; F8/@/B  
X DX_c@U  
template < typename T1, typename T2 > `uU@(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (F)zj<{f  
  { mf3G$=[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2'_sGAH  
} 01Aa.i^d(  
iY2bRXA  
template < typename T > Eq?o /'e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r,}Zc W+  
  { Q,$x6YwE  
  return OpClass::execute(lt(t)); \rJk[Kec  
} )_jO8 )jB  
&ke4":7X  
} ; K(p1+ GHC  
)fa  
QZ6M,\  
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 *+IUGR  
好啦,现在才真正完美了。 ZoUfQ!2*  
现在在picker里面就可以这么添加了: d_`Ze.^   
JG_7G=~  
template < typename Right > >Cf`F{X' U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T \AuL  
  { ,QQ:o'I!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SlZu-4J.-  
} S `[8TZ  
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。 bHP-Z9riv  
?Cws25G  
_EY :vv  
i ]_fhC  
uODsXi{z  
十. bind {ys_uS{c*  
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。 \u*,~J)z  
先来分析一下一段例子 3w@)/ujn  
Rpr# ,|  
T/3UF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 52"/Zr}j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l]ZUKy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "mOoGy, (  
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。 D(&OyZ~Q+  
我们来写个简单的。 l>G#+#{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @@5u{K  
对于函数对象类的版本: ^R\blJQ<^  
;A C] *  
template < typename Func > 8RK\B%UW  
struct functor_trait cmI8Xf]"P-  
  { ?{[H+hzz0  
typedef typename Func::result_type result_type; ?SpI^Wn)[  
} ; MT*b+&1e  
对于无参数函数的版本: mZ5UaSG  
5 9X|l&/  
template < typename Ret > 81g&WQ'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dlU=k9N-  
  { M|Se| *w  
typedef Ret result_type; QQw^c1@  
} ; pif8/e  
对于单参数函数的版本: J]N}8 0  
WP>O7[|  
template < typename Ret, typename V1 > v6r w.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > crT[;w  
  { 9GEcs(A*  
typedef Ret result_type; yTEuf@  
} ; oM VJ+#[x  
对于双参数函数的版本: F7hQNQu:  
3o?Lz7L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $D89|sy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +`+a9+=  
  { 8}0 D?  
typedef Ret result_type; zEGwQp<  
} ; {/Cd^CK  
等等。。。 =f["M=)ZJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xq{4i|d)  
8sg *qQ  
template < typename Func > :JS} (  
struct func_return =_86{wlk  
  { F&P)mbz1  
template < typename T > `Ctj]t  
  struct result_1 =Dz[|$dV  
  { -7`J(f.rYC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :b=0_<G  
} ; C+k>Ajr  
Bb o*  
template < typename T1, typename T2 > N3?d?+A$  
  struct result_2 . FruI#99  
  { 0jmlsC>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IF}r%%'Y$  
} ; BO_^3Me*  
} ; /<C=9?Ok  
8ah]D  
pGFocw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3LmHH =  
m|k,8guG  
template < typename Func, typename aPicker > AM[:Og S  
class binder_1 87Kx7CKF"  
  { GyCpGP|AZ  
Func fn; ,Tx8^|b#F  
aPicker pk; *}J_STM  
public : *v9G#[gG  
I%Awj(9BS  
template < typename T > tu'MYY  
  struct result_1 F)@<ZE  
  { 9V&LJhDQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UOwNcY  
} ; #q- _  
]Oy<zU  
template < typename T1, typename T2 > UQFuEI<1-  
  struct result_2 pr"flRQr#  
  { FuKNH~MevQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R32d(2%5K  
} ; m+g>s&1H  
,zFN3NLtA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #t O!3=0  
2?j1~]DvZ  
template < typename T > H/$q]i*#K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F'I6aE%  
  { K="+2]{I  
  return fn(pk(t)); ;qMlGXW*q  
} F?B=:8,}  
template < typename T1, typename T2 > yKJ^hv"#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (XJQ$n  
  { ${wE5^ky  
  return fn(pk(t1, t2)); ]_?y[@ZP  
} KfNXX>'  
} ; ks D1NB;9  
,whNh  
#F@7>hd1  
一目了然不是么? 7%"7Rb^@  
最后实现bind `t6L'%\  
;>N ~ ,Q  
w C"%b#(}  
template < typename Func, typename aPicker > }^7V^W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /5Loj&!=  
  { $nn5;11@gY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fev3CV$  
} 3;:V1_JA  
cmI#R1\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mI#; pO2  
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。 "[yiNJ"kt  
=L%3q<]p  
十一. phoenix e% 6{P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WKsx|a]U  
G,*s9P]1  
for_each(v.begin(), v.end(), CN(4;-so)  
( sdQv:nd'R  
do_ 6l'y  
[ Z"X*FzFo  
  cout << _1 <<   " , " DT4RodE$  
] +_P 2S  
.while_( -- _1), ~b0qrjF;O  
cout << var( " \n " ) 6a?p?I K^  
) D5u"4\g< &  
); :'~ gLW>j  
&tCtCk%{j  
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: _`>7 Q) ,7  
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 lVtn$frp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \[1CDz=}1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^1=|(Z/  
shIi,!bZ  
N'P,QiR,z<  
template < typename Cond, typename Actor > "B3:m-'  
class do_while X@U 1Ri  
  { v qMk)htIz  
Cond cd; sA-W^*+  
Actor act; 2EwWV 0BS  
public : Z[u,1l.T  
template < typename T > ;<@6f@  
  struct result_1 ?^ezEpW  
  { v9lB k]c  
  typedef int result_type; UQ])QTrZFi  
} ; E(kpK5h{  
(!5}" fj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l~TIFmHkh%  
\Rqh|T<D  
template < typename T > vr;Br-8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :*:fu n  
  { GtJ*&=(  
  do p[F=LP  
    { PJ'lZu8?x  
  act(t); 0$Y 9>)O  
  } 'oZn<c`  
  while (cd(t)); `W$0T;MPF  
  return   0 ; 76Vyhf&7  
} 2vdQ&H4  
} ; bL],KW;Q  
0$ 9;p zr  
[S&O-b8A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  Am%a4{b  
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。 ^Xy$is3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 gq_7_Y/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )):22}I#  
下面就是产生这个functor的类: }42qMOi#w1  
NU&^7[!yl  
&Dg)"Xji  
template < typename Actor > l9NOzAH3  
class do_while_actor ?~JxO/K  
  { nR@,ouB-$  
Actor act; j)tC r Py  
public : Prb_/B Dd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q@W|GOH3  
*- IlF]  
template < typename Cond > ]AZ\5C-J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |Iok(0V  
} ; g3~~"`2  
OT}Yr9h4  
M Hnf\|DX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HEB/\  
最后,是那个do_ Y = g>r]2  
}y-;>i#m=g  
[[?[? V ,  
class do_while_invoker q?Ku}eID3  
  { NM1cyZ  
public : XAU_SPAjiw  
template < typename Actor > &ap`}^8pM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eC^0I78x  
  { ~AC P%QM=  
  return do_while_actor < Actor > (act); &J;H@d||  
} I`"-$99|t1  
} do_; pqH( Tbjq  
_<%\h?W$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z(LxB$^l[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6R-C0_'h  
最后来说说怎么处理break和continue ~X~xE]1o|U  
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。 lRv#1'Y  
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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