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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z`?{5v -Qs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kPt] [1jo  
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, D.i(Irqw!  
BkH- d z  
o `]o(OP  
ZSBa+3;z  
  class filler x=/`W^t2  
  { Ez= Q{g  
public : e13{G @  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %y{f] m  
} ; ':mw(`  
T~238C{vh  
AB.gVw| 4  
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:  /z0X  
RSK~<Y@]q{  
:3uCW1  
hJkSk;^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &EELq"5K  
"5 /i  
tU5Z?QS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pq3W.7z;b  
uA'S8b%C  
:Z}d#Rbl  
ae&i]K;  
二. 战前分析 TIs~?wb$  
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。 TpHvZ]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 ir72fSe  
yR`X3.:*]  
M;96 Wm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C9,|G7~*q  
  /* --------------------------------------------- */ (O$PJLI  
vector < int *> vp( 10 ); J$]-)`[G&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XL`*T bx  
/* --------------------------------------------- */ 4P>[]~S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zQ&k$l9  
/* --------------------------------------------- */ .tg2HKD_lW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  .IO_&^  
  /* --------------------------------------------- */ k2"DFXsv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c]eDTbXd  
/* --------------------------------------------- */ !4"!PrZDB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S\,~6]^T  
%gd {u\h^  
jGeil qPC  
a5)<roWQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: up# R9 d|  
1._1, _2是什么? b`lLqV<[cB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >q}Ns^ .'  
2._1 = 1是在做什么? d4 Hpe>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wk0"U V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p)dD{+"/2  
3@t&5UjwQ  
)&nfV5@"  
三. 动工 \!+#9sq0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NSsLuM=.  
UdIl5P  
z'W8t|m}Pb  
C1x"q9| \`  
template < typename T > mMz^I7$  
class assignment 9AA_e ~y  
  { kF1Tg KSd  
T value; $X>$)U'p&-  
public : 6t,_Xqg*  
assignment( const T & v) : value(v) {} w%3R[Kdzk  
template < typename T2 > ~6<'cun@x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :EkhF6B/  
} ; hk +@ngh%  
]c Or$O*  
b3zxiq x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s`Y8 &e.Yr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -msfiO  
\8KAK3i'  
+ YjK#  
;cFlZGw   
  class holder T3JM8  
  { =SY`Xkj[  
public : S4salpz  
template < typename T > 'l&),]|$)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &e-MOM2&  
  { #Yqj27&  
  return assignment < T > (t);  .# Jusd  
} 5>S<9A|Q  
} ; 6]Vf`i  
c=^A3[AM  
(>LJv |wn  
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: oZ /z{`  
/^2&@P7  
  static holder _1; lCX*Q{s22  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )zKZ<;#y  
HW@r1[Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )Rlh[Y& r  
而不用手动写一个函数对象。 3YFbT Z  
^z _m<&r  
Cuk!I$  
DJ!<:9FD  
四. 问题分析 2i4&*& A  
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。 ;%wY fq~P  
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。 .$rt>u,8<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \i2S'AblYq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =!~6RwwwY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B5pWSS  
8+?|4'\`  
五. 问题1:一致性 >U.f`24  
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?| w]% |^:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U#X6KRZ~g  
G2,9$8qE  
struct holder HQ7  
  { /}ADV2sF  
  // A_ftf 7,  
  template < typename T > FEF $4)ROv  
T &   operator ()( const T & r) const T1([P!g*  
  { bMrR  
  return (T & )r; pO10L`|  
} pE~>k:  
} ; ^@4$O|3Wh'  
`1hM3N.nO  
这样的话assignment也必须相应改动: #C`IfP./  
@ uF$m/g  
template < typename Left, typename Right > x+%(z8wD  
class assignment _[kZ:#  
  { x =7qC#+)  
Left l; $3BH82  
Right r; p bT sn  
public : \nKpJ9!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m,qMRcDF  
template < typename T2 > `yvH0B -  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x,+2k6Wn!  
} ; ` &E-  
1c2zFBl.&  
同时,holder的operator=也需要改动: n{@^ne4 m  
!e0OGf  
template < typename T > Jq1^}1P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9[9 ZI1*s  
  { mjI $z3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U7(t >/  
} HXg#iP^tv  
VOa7qnh4:[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9?6]Z ag  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W,53|9b@  
Wb;x eG  
return l(rhs) = r; k/`WfSM\.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <jk.9$\$A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6%^9`|3  
Vi5&%/Y  
template < typename Tp > R|,F C'  
class constant_t $Rd]e C  
  { vr$zYdV>  
  const Tp t; M#5*gWfq9  
public : !ot$Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?%]?#4bkc  
template < typename T > mD]^a;U[X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _-mJI+^/  
  { X  *f le  
  return t; H+O^el  
} "AayU  
} ; Wb7z&vj  
\qA^3L~;5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G#f(oGn :  
下面就可以修改holder的operator=了 +'!4kwTR  
:VvJx]  
template < typename T > x$WdW+glZ-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l`' lqnhv  
  { ~Bi{k'A9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MB#KLTwnT  
} A:JW Ux  
% njcWVP;  
同时也要修改assignment的operator() "{X_[  
n?EL\B   
template < typename T2 > @XSxoUF\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K]0K/~>8  
现在代码看起来就很一致了。 )h&*b9[B=  
R c.8j,]  
六. 问题2:链式操作 x#0B "{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G#(+p|n  
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。 !J%m7 A  
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。  M .J  
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。 .o_?n.H'&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eN?:3cP#l  
"?Mf%u1R  
template < typename T > }8\"oA6  
struct result_1 =JK# "'  
  { |TE\]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6Y-sc*5  
} ; SaA9)s  
i(pevu  
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: |#rP~Nj)  
|-'.\)7:  
template < typename T > h5>38Kd  
struct   ref {z j<nu  
  { t&^cYPRfY'  
typedef T & reference; Dj$W?dC"^  
} ; d O'apey  
template < typename T > ; ^cc-bLvF  
struct   ref < T &> ,x. 2kb  
  { 8g!C'5  
typedef T & reference; ]B'H(o R<|  
} ; uJX(s6["=  
H{4/~Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d J;y>_  
|:{H4  
template < typename T > F,l%SQCyj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZR|cZH1}C  
  { (qQ|s@O  
  return l(t) = r(t); |vLlEN/S  
} 5( }Qg9%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 A!\-e*+W=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GSh~j-C'  
i)[8dv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G._E9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dqu][~oQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LmA IvEr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <s737Rl  
最后的布局是: SA'c}gP  
                Add oO 8opS7F  
              /   \ .^} vDA  
            Divide   5 ::Nhs/B/  
            /   \ 7Hm/ g  
          _1     3 "k%B;!We)  
似乎一切都解决了?不。 9"TPAywd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #ivN-WKCl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /j`v N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: j& x=?jX  
]*Tnu98G}  
template < typename Right > =C[2"Y4JK0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~LKX2Q:S  
Right & rt) const (H*d">`mz  
  { >a aHN1Ca  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _H (:$=$Q  
} HR> X@g<c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [61T$.  
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。 WV8?zB1  
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。 ZGHh!Ds;  
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。 NL-<K  
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。 XJ.ERLR.  
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? .bT|:Q~@{  
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: H |K}m,g  
=%Yw;% 0)Y  
template < class Action > yN Bb(!u  
class picker : public Action -UhGacw  
  { = Nd &My  
public : fjh0Z i45  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -1>$3-ur~  
  // all the operator overloaded 8UANB]@Y}  
} ; 9j6  
wB0zFlP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .vbUv3NI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: p 7YfOUo k  
S/XkxGZ2  
template < typename Right > Gw;[maM!%`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q6r!=yOEY  
  { KC`~\sYRN]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q;3 v ]h_  
} c_33.i"I}  
UQ ~7,D`=#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u,rieKYF  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o.Jq1$)~y  
6a=Y_fma  
template < typename T >   struct picker_maker xzRs;AXOp  
  { 2EdKxw3$]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ` iiZ  
} ; t#p*{S 3u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eZr}xo@9  
  { l*yh(3~}  
typedef picker < T > result; V(Dn!Nz  
} ; J7C2:zj  
SuHv{u45  
下面总的结构就有了: mN9Uyz5G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7JedS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 m#(tBfH[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e0#/3$\aSV  
至此链式操作完美实现。 2[*r9%W  
 VS:UVe  
cVR3_e{&H  
七. 问题3 =>0+BD  
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。 #] @<YKoV{  
zP|y3`. 52  
template < typename T1, typename T2 > <KFE.\*Z4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *FwHZZ~U  
  { ?rD`'B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^lP_{ c  
} jmAQ!y|W.  
0V:DeX$bZ  
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: B f_oIc  
:jFKTG  
template < typename T1, typename T2 > !"dbK'jb^  
struct result_2 ~[CtsCiQ  
  { u I \zDR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #()u=)  
} ; g]z[!&%Ahs  
%>cl0W3x  
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? B~/LAD_  
这个差事就留给了holder自己。 _V9 O,"DDc  
    C y b-}l  
H8ws6}C  
template < int Order > vlD!YNy  
class holder; 9 pGND]tIi  
template <> yvgn}F{}  
class holder < 1 > jQKlJi2xu  
  { \xH#X=J  
public : "\'g2|A  
template < typename T > r/![ohrEB  
  struct result_1 -,;Iob56!  
  { cdDMV%V  
  typedef T & result; #>|l"1   
} ; ;9{x""  
template < typename T1, typename T2 > Kzs]+Cl  
  struct result_2 k+"+s bsW'  
  { ',Mi D=_  
  typedef T1 & result; ;?y*@ *2u  
} ; _d$0(  
template < typename T > &?@gUk74"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6;lJs,I1w{  
  { +G!N@O  
  return (T & )r; ? 9.V@+i  
} p<|I!n&9  
template < typename T1, typename T2 > a:o Z5PX=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z|Hc=AU8y  
  { FA.h?yfr  
  return (T1 & )r1; Q}J'S5%  
} %0PdN@I  
} ; &AMW?vO  
ZwLD7j*)  
template <> 0.}Um  
class holder < 2 > Ufz& 2  
  { )U`"3R  
public : pr|P#mc"J  
template < typename T > S^GB\uJ  
  struct result_1  0x}8}  
  { !9!kb  
  typedef T & result; x9#>0 4s  
} ; +$#YW5wy  
template < typename T1, typename T2 >  '8NKrI  
  struct result_2 1@nGD<,.  
  { ?I`BbT}  
  typedef T2 & result; O?8^I<  
} ; {(7D=\eU  
template < typename T > uv++Kj!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fb5]eec  
  { 7L[HtwI  
  return (T & )r; |S5N$[  
} 9})!~r;|  
template < typename T1, typename T2 > <By R!Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8t$a8 PE  
  { t5z6{`  
  return (T2 & )r2; `  L(AvSR  
} y)W.xR  
} ; ^|6%~jkD5  
W^2Q"c#7F  
{d\erG(  
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> >。 ()}B]?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1n! Jfs U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2kTLj2 @o,  
AW8"@  
return l(i, j) = r(i, j); P!C!E/Jf5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ny5 = =C{9  
|H.(?!nTb  
  return ( int & )i; 8k$iz@e  
  return ( int & )j; v/]Bo[a  
最后执行i = j; //G5lW/*  
可见,参数被正确的选择了。 jfyV9)  
-{>Nrx|  
[=Wn7cr  
p6(n\egR  
%Ke:%##Y  
八. 中期总结 L&qzX)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DRD%pm(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R1z\b~@"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l1~>{:mq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4WnB{9 i`I  
YF=@nR$_~j  
"t+VF 4r  
?op6_a-wm  
hq.z:D  
cLH|;  
九. 简化 Bv $;yR  
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。 tw8@&8"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [R j=k)aBm  
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: <CL0@?*i9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D"F5-s7  
  +-*/&|^等 jxL5L[  
2. 返回引用。 Ys10r-kDS  
  =,各种复合赋值等 \oPW  
3. 返回固定类型。 s> JmLtT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VdR5ZP  
4. 原样返回。 CTt3W>'=+  
  operator, 06I'#:]  
5. 返回解引用的类型。 $|!VP'VI  
  operator*(单目) {A4"KX(U  
6. 返回地址。 A%n l@`s,  
  operator&(单目) #.0^;M5Nh  
7. 下表访问返回类型。 M'D;2qo  
  operator[] c"%XE#D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2.Ym  
  operator<<和operator>> w .l2  
7ZHM;_ -  
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。 SX|b0S,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $kJvPwRO  
$Q1:>i@I|g  
template < typename Left > @R>4b  
struct value_return +nRO<  
  { mq~7v1kw  
template < typename T > KcVCA    
  struct result_1 w,]cFT  
  { ,,oiL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vw=eC"  
} ; 'DlY8rEGP  
(F_Wys=6  
template < typename T1, typename T2 > E9 {Gaa/{  
  struct result_2 *J@2A)ZDv0  
  { no+{9Uf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %;9f$:U  
} ; z6bTcs"7h  
} ; eKpH|S!x U  
yNAvXkp  
XU.ZYYZ=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 38 Lc|w  
o"t+G/M  
下面我们来剥离functor中的operator() -MoI{3a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RX:\@c&  
kRnh20I  
return l(t) op r(t) N(Us9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5xP\6Nx6&5  
return op l(t) *G$tfb(  
return op l(t1, t2) d c_^   
return l(t) op UaCEh?D+Y  
return l(t1, t2) op wFpt#_fS  
return l(t)[r(t)] h<i.@&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TPp%II'*  
L #p-AK  
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]F$$BT  
单目: return f(l(t), r(t)); r ,|T@|{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oddS~lW  
双目: return f(l(t)); ofl3G {u  
return f(l(t1, t2)); {hK$6bD3^  
下面就是f的实现,以operator/为例 :*#AJV)  
2|(J<H  
struct meta_divide .Xh^L  
  { "$PbpY  
template < typename T1, typename T2 > ; P I=jp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /iNCb&[  
  { z?_c:]D  
  return t1 / t2; ;JA2n\iP,  
} I-4csw<Qy  
} ; gIep6nq1`|  
' A= x  
这个工作可以让宏来做: aDR<5_Yb  
e{.2*>pH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S1wt>}w0$  
template < typename T1, typename T2 > \ nK1XJp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; # SV*6  
以后可以直接用 EUmQn8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .Ff;St  
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 7*d}6\ %  
(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。。。) ho ?.\Jq  
-MJ6~4k2  
 9mwL\j  
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 j% !   
;^lVIS%&{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V:)k@W?P  
class unary_op : public Rettype lQ!ukl)  
  { %Y:'5\^lC  
    Left l; >Be PE(k  
public : yC4JYF]JN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3>yb$ZU"-  
fyT:I6*  
template < typename T > *-T3'beg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ()v[@"J  
      { A!H6$-W|p  
      return FuncType::execute(l(t)); KWCA9.w4q  
    } i0Qg[%{9#  
I<z /Y?  
    template < typename T1, typename T2 > v-Ggf0RF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -#j-Zo+<  
      { =G;whd}]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1\{0z3P  
    } ' wvZnb  
} ; 1wuLw Ad  
<a2t"rc  
D$;mur'  
同样还可以申明一个binary_op j\f;zb?F  
jY$Bns&.w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }4ijLX>b  
class binary_op : public Rettype E {4/$}  
  { }&d]Uv/4  
    Left l; M' "S:  
Right r; ueZ`+g~gg  
public : 5[]7baO)h1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k4'rDJfB  
.Gh-T{\V'  
template < typename T > thOQcOf0$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %A`f>v.7 c  
      { f8L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EN` -- ^  
    } QL"fC;xUn,  
s{x2RDAt  
    template < typename T1, typename T2 > qxG @Zd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B-|:l 7  
      { 0Q_AF`"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;:vbOG#aSN  
    } ^O6PZm5J}  
} ; Y b]eWLv  
*5hg}[n2  
!h}x,=`z/  
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 *J=`"^BO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 52q@&')D4M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q9q:HGXxv  
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。 BC%t[H} >R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _OZrH(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。。。 ' ]l,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~A}"s-Kq5  
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) .d^8w97  
下面是修改过的unary_op ;XSV}eLu  
}ARWR.7Cc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #n]js7  
class unary_op uNxR#S  
  { xV}E3Yj2#  
Left l; !3v!BJ#+,&  
  29z+<?K{  
public : epJVs0W  
K;,n?Q w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I{JU<A,&  
8GN0487H  
template < typename T > gnlGL[r|  
  struct result_1 A/lxXy}D  
  {  [53rSr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4M*UVdJ;  
} ; 1mwb&j24n3  
@E{c P%fv  
template < typename T1, typename T2 > vK!,vKa.  
  struct result_2 H\W60|z9  
  { ^j[>.D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *$Aneq0f  
} ; xv]P-q0  
':R)i.TS  
template < typename T1, typename T2 > iSUn}%YFz!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /PE3>"|wE  
  { .wtb7U;7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #yFDC@gH1  
} i d\0yRBt  
Xnt`7L<L  
template < typename T > eVjr/nm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2BS2$#c>  
  { S)C =Q~&  
  return OpClass::execute(lt(t)); )Uw QsP  
} :[#HP66[O5  
r4@!QR<h  
} ; f7)}A/$4+  
o )GNV  
&"BmCDOq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?=dyU(  
好啦,现在才真正完美了。 &Y\Vh}  
现在在picker里面就可以这么添加了: k`62&"T  
;gc Q9L  
template < typename Right > yyPkjUy[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MlkTrKdGi  
  { AA;\7;k{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eG72=l)Mz  
} yeFt0\=H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^6Q(he  
/FJAI  
KXL]Qw FN  
#*BcO-N  
OthQ)&pq X  
十. bind 30-XFl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #.$p7]  
先来分析一下一段例子 .M!6${N);  
(~?P7RnU%  
@`G_6 <.`  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  Xt(w+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CN#`m]l.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d!{,[8&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &[`p qX  
我们来写个简单的。 Vl5}m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y&-wb'==p  
对于函数对象类的版本: WEFYV=I\  
k|F<?:C  
template < typename Func > t/yGMR=  
struct functor_trait _}:9ic]e  
  { (=}U2GD*  
typedef typename Func::result_type result_type; M\ vj&T{k  
} ; , ?WTX  
对于无参数函数的版本: 1@" eeR  
J [J,  
template < typename Ret > w 6+X{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \CM/KrCR  
  { Ytmt+9  
typedef Ret result_type; o/@.*Rj>Bg  
} ; 'b]GcAL  
对于单参数函数的版本: dms R>Q  
..UmbJJ.u  
template < typename Ret, typename V1 > tu#VZAPW@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sn '#]yM  
  { +v2Fr}  
typedef Ret result_type; dy-m9fc6%  
} ; j#$ R.  
对于双参数函数的版本: vQ2kL`@  
q+.DZ @  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rY4{,4V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &s->,-,  
  { 2>l4$G 0  
typedef Ret result_type; dX-{75o5P  
} ; $`(}ygmP  
等等。。。 b? jRA^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %Ui&SZ\  
'e_^s+l)a  
template < typename Func > {"S"V  
struct func_return &Ey5 H?U!  
  { -'QvUHL|  
template < typename T > Ac 0C,*|^  
  struct result_1 mw!D|  
  { $YSAD\a<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )WF]v"t  
} ; r" d/ 9  
[wWip1OR  
template < typename T1, typename T2 > coT|t T  
  struct result_2 w&jyijk(  
  { !(~eeE}|lM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W(Z_ac^e[  
} ; j$'L-kK+  
} ; zPEx;lO$  
jku_0Q0*?  
vQ>x5\r5O_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0+jR,5 |  
:CH "cbo  
template < typename Func, typename aPicker > yoGe^gar  
class binder_1 ~UA-GWb  
  { N3 .!E|  
Func fn; c"Kl@ [1\~  
aPicker pk; }-?_c#G 3  
public : ~B;kFdcVXn  
rCR?]1*Z  
template < typename T > (Gr8JpV  
  struct result_1 O]>9\!0{  
  { 4|YCBXWh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r1b{G%;mJ  
} ; ;wwhW|A  
8!2NZOZOS  
template < typename T1, typename T2 > 9\ZlRYnc=  
  struct result_2 Y f:xM>.%  
  { %K8Ei/p\t]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DXu#07\  
} ; {R%v4#nk  
k FE2Vv4.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NBEcx>pma  
1wP#?p)c  
template < typename T > h}r*   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,r~pf (nz  
  { 64 9{\;*4  
  return fn(pk(t)); LsH&`G^<  
} }tA77Cm)45  
template < typename T1, typename T2 > j hf%ze  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H^z6.!$m  
  { mz$)80ly  
  return fn(pk(t1, t2)); Zz}Wg@&  
}  >Eg/ir0  
} ; t0h @i`  
oE \Cwd  
nJ'FH['  
一目了然不是么? #=C!Xx&  
最后实现bind $*w]]b$Dn  
gEcRJ1Q;C  
hEla8L4Y  
template < typename Func, typename aPicker > q}P< Ejq}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |YCGWJaci  
  { >]K:lJ]l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n6 D9f~8"  
} 1><@$kVMm~  
y|X</3w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z BjyQ4h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9eO!_a^  
UJ0fYTeuI  
十一. phoenix %\Dvng6$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gu[G_^>  
u`?MV2jU2  
for_each(v.begin(), v.end(), :EJ8^'0Q  
( -kFEVJbUyc  
do_ WO$9Svh8  
[ M"# >?6{  
  cout << _1 <<   " , " x&}pM}ea  
] 8CCd6)cG  
.while_( -- _1), <%w)EQf4m  
cout << var( " \n " ) qd$Y"~Mco  
) [Q+8Ku  
); iR} 3 [  
y"zgpqJ  
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: K;kaWV  
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 Bh3N6j+$d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $>Md]/I8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ilt!O^  
XgRrJ.  
Wm ri%  
template < typename Cond, typename Actor > >%Rb}Ki4  
class do_while .m%/JquMFM  
  { E57:ap)/  
Cond cd; 6r  
Actor act; "<['W(  
public : }]O* yFR{j  
template < typename T > OXu*w l(z  
  struct result_1 pT3p!/pl3  
  { ;Z>u]uK4+  
  typedef int result_type; .axJ'*~W  
} ; 7> ~70  
<[iw1>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CB V(H$d  
,liFo.kT8%  
template < typename T > w _zUA'n+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZqT8G  
  { R\DdU-k  
  do J)(KGdk  
    { t6-He~  
  act(t); fKEZlrw  
  } /$ a>f>EJ  
  while (cd(t)); mL\_C9k,n  
  return   0 ; WRa1VU&f  
} Fu0"Asxce  
} ; `y"(\1  
\l)Jb*t  
EFpV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ZnLYuGb  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Pn?Ujjv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \3nu &8d  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Kf=6l#J7  
下面就是产生这个functor的类: ^n! j"  
R`M>w MLH  
&n6'r^[D  
template < typename Actor > B$ty`/{w,B  
class do_while_actor mEK0ID\  
  { 3PRg/vD3  
Actor act; yC%zX}5  
public : w=e_@^Fkx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w5/`_m!  
t<8vgdD  
template < typename Cond > Oz8"s4Y7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z8vMVo  
} ; Ug :3)q[O  
K|n%8hRy  
jhRg47A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R#"LP7\  
最后,是那个do_ <4lR  
B=<>OYH  
q47>RWMh%  
class do_while_invoker !4;A"B(  
  { +M )ep\j  
public : (L`7-6e(Ab  
template < typename Actor > Kjw==5)}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Myj 5qh  
  { 5(9SIj^O  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8{0=tOXx{  
} FYwMmb ~3  
} do_;  Tt;h?  
FYOQ}N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bh` Y?S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F_ ^)zss  
最后来说说怎么处理break和continue 0`WjM2So  
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。 JAt$WW{  
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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