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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gp1?iX?ml  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VX].3=T8  
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, 1=r#d-\tR  
4Fa~Aog  
"C }b%aO:  
 R(!s  
  class filler UXeN8  
  { ;"KJ7p  
public : mkMq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @u.58H& }R  
} ; WeJl4wF  
` w=>I  
cT<1V!L4  
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: %huRsQ %}  
?iPC*  
I*%-cA%l  
G(Lzf(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,f<?;z  
vmi+_]   
bT\1>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |)nZ^Cc  
~:0sk"t$1  
00'%EYO  
:X0k]p  
二. 战前分析 %WSo b@f8  
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。 s&A} h  
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 mi ik%7>W  
@"hb) 8ng  
nePfu G]Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5*E]ETo@R  
  /* --------------------------------------------- */ uvMy^_}L  
vector < int *> vp( 10 ); 0QFS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zxMX Xm;  
/* --------------------------------------------- */ ^2+yHw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,">]`|?  
/* --------------------------------------------- */ 7_%"BVb"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {`J)j6;  
  /* --------------------------------------------- */ Hv!U| L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `lQ3C{}  
/* --------------------------------------------- */ $Oq^jUJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]*v dSr-J  
j`oy`78O  
tU4s'J  
3XL#0\im?s  
看了之后,我们可以思考一些问题: \Npxv  
1._1, _2是什么? mIurA?&7!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^]7}YF2|  
2._1 = 1是在做什么? (^s>m,h  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H+1-]'g`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,X#2\r<|  
9G9fDG#F\I  
"k/;[ Wt]  
三. 动工 w0ht  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BZ:H`M`n  
-- PtZ]Z  
A$<.a'&T!  
@AG n{q  
template < typename T > Lilr0|U+  
class assignment l%[EXZ  
  { ?6yjy<D)$e  
T value; z,Medw6[  
public : @Gk ILFN  
assignment( const T & v) : value(v) {} u&`XB|~  
template < typename T2 > >CrA;\l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <<@bl@9'  
} ; 5Eg1Q YVt  
1|RANy  
,#Iu 7di  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ewu O&q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %{ABaeb]  
d^RxQuA  
IHe/xQ@  
/~}}"zx&  
  class holder `Zf^E >)  
  { ~$ng^D  
public : DAS/43\  
template < typename T > p=;=w_^y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O]lSWEe  
  { e91aK  
  return assignment < T > (t); pv*,gSS  
} Y'yH;M z  
} ; DKne'3pH  
TFH\K{DM  
q-.,nMUF  
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: SNfr"2c'h~  
Px$/ _`H  
  static holder _1; ?,p;O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +,2:g}5  
plUZ"Tr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RM K"o?  
而不用手动写一个函数对象。 eb.O#Y  
3x5JFM  
[baiH|5>  
t0o`-d(  
四. 问题分析 21 O'M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .P;*Dws  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 KB%"bqB|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /s?r`'j[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %`OJ.:k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o}W%I/s  
.Si,dc\  
五. 问题1:一致性 *FC=X)_&W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &S( .GdEf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VSrr`B  
}2<r,  
struct holder Ans cr  
  { <0H"|:W>I]  
  // 2Or'c`|  
  template < typename T > whpfJNz  
T &   operator ()( const T & r) const s>0't  
  { j/>$,   
  return (T & )r; $>GgB`  
} p;._HJ(  
} ; |(pRaiJ  
%<E$,w>  
这样的话assignment也必须相应改动: e<=cdze  
[onGNq?#  
template < typename Left, typename Right > lp<g \  
class assignment vV[eWd.o6M  
  { Av"R[)  
Left l; "$N#p5  
Right r; ;u;#g  
public : L{hnU7sY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VTG9$rQZ  
template < typename T2 > n;(\5{a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]F;f`o  
} ; LNrX;{ Z  
j<u@j+V  
同时,holder的operator=也需要改动: vg D77  
j:k[90  
template < typename T > Q?3Gk%T0[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qk\A c  
  { \=uKHNP?#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @n(Z$)8tR  
} dE:+k/  
Pdt6nzfr  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 y9_K, g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V\u>"3BQw  
MO&}r7qq  
return l(rhs) = r; hv8P4"i v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %%NlTE8*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -sw  .  
\<y`!"c  
template < typename Tp > L%Ow#.[C2  
class constant_t W.dt:_  
  { Rn{iaM2Y<  
  const Tp t; {P{bOe  
public : )^4\,u\@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T(e!_VY|m  
template < typename T > 3T"j)R_=l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const > `n,S  
  { m\$\ 09  
  return t; !OA]s%u  
} }&n<uUDH  
} ; V#cqRE3XNi  
x/;buW-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]T;EdK-  
下面就可以修改holder的operator=了 {) Q@c)'  
R,F[XI+=N  
template < typename T > q>mE< (-M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0BH_'ZW  
  { KcK>%%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VwOW=4`6  
} Svc|0Ad&  
SILQ  
同时也要修改assignment的operator() c3:,Ab|  
fRtUvC-#H  
template < typename T2 > 6 G3\=)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LM7$}#$R  
现在代码看起来就很一致了。 `FYv3w2  
XVKfl3'%  
六. 问题2:链式操作 5]HS^II"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tZ^Ou89:rG  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @1DX  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 87=^J xy  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4g : >[q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5e$~)fL  
F8;dKyT?q  
template < typename T > dl ~%MWAVb  
struct result_1 ?gJy3@D  
  { 6`]$qSTS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A8pIs  
} ; D9FJ 1~  
vgUb{D  
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: 5m9*85Ib  
{@tv>!WW  
template < typename T > 4?-.Z UT-1  
struct   ref qEpi]=|  
  { 1jc, Y.mP  
typedef T & reference; yqi^>Ce0  
} ; "FTfk  
template < typename T > f. FYR|%tq  
struct   ref < T &> SE),":aY  
  { w9, iq@  
typedef T & reference; 2 !At2P2  
} ; VUhbD  
EI:w aIr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D3)zk@N  
q|8{@EMT  
template < typename T > M-[ $L XR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zf'TJ `S  
  { q-c=nkN3  
  return l(t) = r(t); DwrO JIy  
} Y=?yhAw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 JaK}|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,t`Kv1  
0#ClWynjRO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Eh|]i;G%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G.( mp<-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |37 g ~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #Sa27$&.>  
最后的布局是: OtGb<v<_H  
                Add ^NX"sM0g  
              /   \ .!G94b  
            Divide   5 xA9:*>+>  
            /   \  >lBD<;T  
          _1     3 (HSgEs1d  
似乎一切都解决了?不。 RTv qls  
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。 lWqrU1Sjl  
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。 # g_Bx  
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: 7{I h_.#  
1[jb)j1  
template < typename Right > (y M^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BM(]QUxRd  
Right & rt) const 7c~u=U"  
  { +reor@h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I('Un@hS  
} v>Mnl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $6CwkM:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (s{RnD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 CE"JS-S?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u-tQ9ioKC  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L~I hsiB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6$ Gep  
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: 40|,*wi  
1}tbH[  
template < class Action > om]4BRe  
class picker : public Action <0S,Q+&  
  { SF5@Vg  
public : i:Zm*+Gi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $2u 'N:o  
  // all the operator overloaded WdnIp!  
} ; :"l-KQ0  
\#rIQOPl?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Vo7dAHHL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %s&ChM?8F  
>-O/U5<!  
template < typename Right > xY$iz)^0&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y}[c^$S  
  { v*9<c{a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1?| f lK  
} 0 s 70r  
2e|N@j &  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^qC;Nh4F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ton94:9bZ  
3;8!rNN  
template < typename T >   struct picker_maker XEdzpkB  
  { #rY sj-2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HU9Sl*/  
} ; 4[BG#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QjC22lW-  
  { gl]E_%tH  
typedef picker < T > result; cetvQAGXY  
} ; #^4,GLIM  
JMVNmq&0  
下面总的结构就有了: NHl|x4Zpw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =b[_@zq]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o}<4*qlI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (%U@3._  
至此链式操作完美实现。 E"L2&.  
1Jj Y!  
CEC nq3  
七. 问题3 JKX_q&bUw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w=}uwvn NX  
iR\Hv'|  
template < typename T1, typename T2 > D)@YI.T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vp<seO;7o  
  { @o-B{ EH8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LC})ciWa  
} fd#j Y}  
vA X|hwn;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vBsP+K  
Q43|U4a  
template < typename T1, typename T2 > E7Ulnvd  
struct result_2 4]/7 )x?R  
  { p2N:;lXM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A"aV'~>  
} ; Dk='+\  
sO5?aB&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? jn: NYJv  
这个差事就留给了holder自己。 @G:V  
    q|%(3,)ig  
zz^F k&  
template < int Order > 5P .qXA"D  
class holder; >j{z>  
template <> qiZO _=0  
class holder < 1 > NWd<+-pC6  
  { 4Td{;Y="yF  
public : C_ \q?>  
template < typename T > 3&x-}y~sg  
  struct result_1 af |5n><~A  
  { ex<O]kPFE  
  typedef T & result; suH&jE$x  
} ; Nk[2nyeO>  
template < typename T1, typename T2 > St<mDTi  
  struct result_2 cv(PP-'\  
  { Q.Aw2  
  typedef T1 & result; k/03ZxC-  
} ; jt@SZI`  
template < typename T > < F )_!0C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0A:n0[V:]  
  { fGv#s X  
  return (T & )r; q\rC5gk >  
} #XnPsU<J  
template < typename T1, typename T2 > $o+5/c?|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !;Jmg  
  { BI:k#jO!  
  return (T1 & )r1; *0_yT$  
} 9=,uq;  
} ; zyg:nKQW  
m>}8'N)  
template <> f,z P*  
class holder < 2 > SSBg?H'T  
  { JxjI]SF02  
public : " v}pdUW  
template < typename T > cV-1?h63  
  struct result_1 &3Zy|p4V<  
  { 5[{*{^F4  
  typedef T & result;  h C=:q  
} ; 9]'($:LF08  
template < typename T1, typename T2 > >\ u<&>i  
  struct result_2 i-U4RZE  
  { za'6Y*CGgX  
  typedef T2 & result; 1 ^g t1o  
} ; |+U<S~  
template < typename T > HP.E3yYK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +Ug/rtK4   
  { Kd3?I5t  
  return (T & )r; 0Y]0!}  
} B$KwkhMe  
template < typename T1, typename T2 > ~dHM4lGY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |BZDhd9<{  
  { WS2os Bc  
  return (T2 & )r2; ^Cv^yTj;&  
} ]l~V&#i_c  
} ; Sb".]>^  
`d2,*KR  
ki;UY~  
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> >。 dP]1tAO,y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {m8+Wju}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K={qU[_O  
OTB$V k  
return l(i, j) = r(i, j); l$*=<tV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q{QYBh&  
I NSkgOo  
  return ( int & )i; Y`6rEA0  
  return ( int & )j; L?Yoh<  
最后执行i = j; N:VX!w  
可见,参数被正确的选择了。 %b?$@H-Re  
^")F7`PF  
r,(e t  
nsb4S {  
I1U7.CT  
八. 中期总结 6 fz}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q 6C-4ja  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'z=:[#b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W2-=U@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gLE7Edcp6V  
 \4ghYQ:  
*pzq.#  
iP3Z  
02AI%OOH  
:RxHw;!  
九. 简化 >cL{Ya}Rz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l]2r)!Q7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s]27l3)B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: HjWq[[Nz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V+wH?H=  
  +-*/&|^等 n uQM^2  
2. 返回引用。 :Zw @yt  
  =,各种复合赋值等 MVv1.6c7Y  
3. 返回固定类型。 {}>n{_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pN[0YmY#  
4. 原样返回。 IO.<q,pP!_  
  operator, o**yZ2  
5. 返回解引用的类型。 %qsvtc`  
  operator*(单目) Zszs1{t  
6. 返回地址。 (y4#.vZh:  
  operator&(单目) 2_QN&o ~h  
7. 下表访问返回类型。 d6 _C"r  
  operator[] h7_)%U<J2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K_-d(  
  operator<<和operator>> *HM?YhR  
,je`YEC  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P}3}ek1Ax  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GgFi9Ffj  
T&"i _no*  
template < typename Left > ~H@+D}J?  
struct value_return 9vGs;  
  { mjnUs-`W|  
template < typename T > HO|-@yOF^  
  struct result_1 xcCl (M]+  
  { I12KT~z<r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {#Q\z>  
} ; farDaS[\VY  
://U^sFL  
template < typename T1, typename T2 > +zOOdSFk.  
  struct result_2 z xZtz  
  { zz$q5[n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &;q<M_<  
} ; NSLVD[yT  
} ; iT )WR90  
q(z7~:+qNr  
eTE2J~\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P]<= ! F  
Sg*0[a3z  
下面我们来剥离functor中的operator() 0??Yr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [!*xO?yCJ  
EH9Hpo  
return l(t) op r(t) ,qFA\cO*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~0tdfK0c  
return op l(t) yDd[e]zS`  
return op l(t1, t2) 8LM #WIm?  
return l(t) op !)OB@F%U  
return l(t1, t2) op /nB'kg[h\  
return l(t)[r(t)] uOk%AL>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mn^zYW|(  
f$xhb3Qn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +/'<z  
单目: return f(l(t), r(t)); )q?$p9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z)L}ECZh9  
双目: return f(l(t)); -]"T^w ib  
return f(l(t1, t2)); 2 g`[u|  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~5#)N{GbY  
?s{C//  
struct meta_divide X}JWf<=q  
  { 9k2,3It  
template < typename T1, typename T2 > KXBL eR&^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R ZcH+?7  
  { bcJ@-i0V  
  return t1 / t2; 8cr NOZS6  
} xl!K;Y2<  
} ; A]y*so!)>  
.;Y x*]  
这个工作可以让宏来做: ]O{_O&w  
NtZ6$o<Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Q2N[Jwd$  
template < typename T1, typename T2 > \ w6,*9(;$Pk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6&!l'[hU  
以后可以直接用 (.^8^uc 7X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [ #]jC[  
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 z%2w(&1  
(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。。。) Kmry=`=A  
LcUlc)YH5  
r\mPIr|  
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 X=_Z(;<&  
(wL3 +  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X5E '*W  
class unary_op : public Rettype i-13~Dk  
  { !UNNjBBP7  
    Left l; ^8742.  
public : ?V+wjw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P>htQ  
V/H@vKN2  
template < typename T > wc[c N+p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T Oy7?;|=  
      { 8W{~wg`  
      return FuncType::execute(l(t)); G' Hh{_:  
    } Dc:DY:L^  
5EhE`k4  
    template < typename T1, typename T2 > -Cj_B\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z>:U{!5k  
      { 'O "kt T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i[=C_+2  
    } .~<]HAwq  
} ; y&rY0bm  
f'_ S1\  
\!PV*%P  
同样还可以申明一个binary_op Jr?!Mh-  
t,Q'S`eTU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A+2oh3  
class binary_op : public Rettype qc-C>Ra  
  { |BJqy/  
    Left l; x(6vh2#vD  
Right r;  1~EO+  
public : <JH9StGGc?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cdp{W  
wb+<a  
template < typename T > W?PWJkIw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @W)/\AZ3  
      { OX)BP.h#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "yri[X  
    } 2fBYT4*P;  
syMm`/*/G-  
    template < typename T1, typename T2 > J{H?xc o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Q3YN(  
      { ?H0m<jO8~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0.(Ml5&e  
    } <,-,?   
} ;  7kM4Ei  
Xoi9d1fO  
[Pqn 3I[  
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 L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !&0a<~ Wi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {9{J^@@  
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。 $O]^Xm3{@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g 2#F_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M\jB)@)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G|V\^.f<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (olLB  
下面是修改过的unary_op TPqvp|~2  
aZxO/b^j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r4S=I   
class unary_op k) 3s?  
  { \d$Rd")w  
Left l; /sH0x,V  
  yjR)Z9t  
public : kraVL%72  
%O Fj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Avd *~  
X=#It&m%s  
template < typename T > AA_@\: w^  
  struct result_1 T8mY#^sW_  
  { 'W+i[Ep5Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jRwa0Px(  
} ; mOSCkp{<e  
 mc~`  
template < typename T1, typename T2 > s/PhXf\MN  
  struct result_2 fT x4vlI4  
  { ] EV`dIk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cyHhy_~R  
} ; u:eW0Ows"  
[^Q&suy  
template < typename T1, typename T2 > .CvFE~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?AT(S  
  { A_]D~HH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $BaK'7=3*  
} g X8**g'  
AW62~*  
template < typename T > mMslWe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fxOE]d8v  
  { c-|kv[\a  
  return OpClass::execute(lt(t)); DUQ9AT#3  
} *H?t;,\  
`TkbF9N+  
} ; h\2}875  
p^Agh  
fvO;lA>`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M!-q}5';  
好啦,现在才真正完美了。 "s> >V,  
现在在picker里面就可以这么添加了: oN4G1U Kc  
:5G$d%O=2  
template < typename Right > u5/t2}^T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G6<HO7\  
  { J/= +r0c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `fLfT'  
} srhFEmgN7)  
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。 !4_!J (q%  
;i/"$K  
/jvO XS\M  
OoE9W  
 Hl!1h%  
十. bind G}s;JJax  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q^vGj</u  
先来分析一下一段例子 SC]6F*  
7 s7}?l9  
]u~Os<   
int foo( int x, int y) { return x - y;} W.z$a.<(rF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fHLFeSfH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '}@e5^oL  
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。 jm4)gmC  
我们来写个简单的。 q$3HvZP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |^>u<E5  
对于函数对象类的版本: f>p; siR)  
EQ6l:[  
template < typename Func > " S ?Km  
struct functor_trait +BU0 6lLD  
  { LPb]mC6#  
typedef typename Func::result_type result_type; rA[nUJ,  
} ; |G>q:]+AV  
对于无参数函数的版本: Y=hP Erw  
CgN]dx* `  
template < typename Ret > 3e#x)H/dr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #j\*Lc"Ur:  
  { $#TID=  
typedef Ret result_type; o.p+j  
} ; P Q6T| >  
对于单参数函数的版本: r$94J'_  
}{P&idkv  
template < typename Ret, typename V1 > _F! :(@}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #W_i{bdO  
  { }<E sS  
typedef Ret result_type; [5x+aW%ql  
} ; ="/R5fp  
对于双参数函数的版本: *oKgP8CF  
IvPA|8(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B8`R(vu;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @ysJt  
  { ;|Y2r^c  
typedef Ret result_type; 22l|!B%o  
} ; 2=i+L z^  
等等。。。 jn0t-":  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |G[{{qZM5  
pHq{S;R2G  
template < typename Func > YhEiN. ~  
struct func_return =c :lS&B  
  { >l y&+3S  
template < typename T > UDhwnGTq(l  
  struct result_1 _HSTiJVr  
  { 8h55$j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y.L|rRe@P  
} ; .;]YJy  
9OE_?R0c!  
template < typename T1, typename T2 > KteZK.+#:  
  struct result_2 L&+% Wd~  
  { &f (sfM_n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x0}<n99qE  
} ; |:!E HFr  
} ; Fcu Eeca  
8:;u v7p  
k#{lt-a/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9\\@I =;  
~ nLkn#Z  
template < typename Func, typename aPicker > 8 /:X& &  
class binder_1 mBYS"[S(  
  { JS<e`#c&  
Func fn; @h,h=X  
aPicker pk; ^(E"3 c  
public : 'XC&BWJ  
nPQZI6>  
template < typename T >  r*~n`  
  struct result_1 ' [7C~r{%  
  { 7J #g1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eH"qI2A  
} ; 5$ (b3]  
'fp<FeTg  
template < typename T1, typename T2 > G_7ks]u-  
  struct result_2 m-~V+JU;x  
  { 4GmSG,]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3G:NZ)p  
} ; ,"v)vTt  
#dxJ#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M ,.0[+  
N|j;=y!  
template < typename T > Q"l"p:n%n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &r 5&6p  
  { +=,4@I%  
  return fn(pk(t)); B.CH9M  
} YUP%K!k  
template < typename T1, typename T2 > i-Ge *?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (50[,:#  
  { 'p|Iwtjn>  
  return fn(pk(t1, t2)); oF 1W}DtA  
} khKv5K#)  
} ; cq@_*:~Or  
3. K{T  
Lk8W&|;0|  
一目了然不是么? l&e5_]+%  
最后实现bind zx_O"0{5  
-Ib+#pX  
auyKLT3C  
template < typename Func, typename aPicker > R9|2&pfm(M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3_R   
  { T9U2j-lA?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E9Qd>o  
} D:RBq\8  
u+I r:k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /w}B07.  
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。 _taHf %\4  
`K@df<}%*,  
十一. phoenix tehI!->l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F'Y 2f6B  
Jfixm=.6  
for_each(v.begin(), v.end(), } K hq  
( \h'E5LO  
do_ +cE tm  
[ 'o#J>a~!9L  
  cout << _1 <<   " , " AD!<%h:  
] + 8K1]'t$  
.while_( -- _1), ac+k 5K+  
cout << var( " \n " ) a2 klOX{  
) qk+{S[2j  
); ?( dYW7S  
#$vhC u<I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3Q!J9t5dc  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w$U/;C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t}c}@i_c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $ <>EwW  
bVAgul=__  
%t5BB$y  
template < typename Cond, typename Actor > bCaPJ!ZO  
class do_while 4 HJZ^bq9|  
  { :+%h  
Cond cd; 5sh u76  
Actor act; _ \y0 mc4  
public : !>Qc2&ZV  
template < typename T > vxilQp  
  struct result_1 Kn!0S<ssR  
  { z kX-"}$8  
  typedef int result_type; dbq{a  
} ; k,*#I<($  
]zwqGA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #()cG  
k1$2a8 ja  
template < typename T > / Vm}+"BCS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;KZtW  
  { fO|~Oz<S  
  do 0@FM^ejA#  
    { e ka@?`  
  act(t); >$S,>d_k`  
  } yzM+28}L<I  
  while (cd(t)); eE.5zXU3R  
  return   0 ; vX0I^ 8.  
} eEri v@v  
} ; g0:4zeL  
f;tyoN0wHx  
mTuB*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c] >&6-;rf  
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。 &6^W% r  
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。 :2UC{_  
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。 moJT8tb  
下面就是产生这个functor的类: y'2kV6TtqD  
M6hvi(!X2  
:rs\ydDUF  
template < typename Actor > `j!2uRFe>  
class do_while_actor FG5c:Ep  
  { HT,kx  
Actor act; ssJDaf79  
public : sc $QbOc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #!d^3iB2  
R$;&O. 5M  
template < typename Cond > YT(1 "{:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Z>V}`n  
} ; -ynLuq#1A  
]-5jgz"  
};|PFWs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5 *pN<S  
最后,是那个do_ e9_O/iN  
&pY G   
AIxBZt7{b  
class do_while_invoker gUszMhHX  
  { \Af|$9boHz  
public : On.x~ t  
template < typename Actor > xE-c9AH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GWqY$YT  
  { =E~5&W7  
  return do_while_actor < Actor > (act); V&+$V q  
} eeJt4DV8v  
} do_; B%g:Z  
:k )<1ua  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eZod}~J8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $t H.np  
最后来说说怎么处理break和continue B?ob{K@  
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。 PUZXmnB  
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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