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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W?a{3B   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uR|?5DK  
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, ^E)Kse.>  
&P+7Um(  
E%R^ kqqr  
y"|QY!fK  
  class filler <<43 'N+  
  { y^7ol;t  
public : C'HW`rh.^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C%s+o0b  
} ; uF xrv  
:Hk:Goo2  
/H_,1Fu|  
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: ~16QdwK  
0K\Xxo.=  
orGNza"A  
6$1dd#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ohK_~  
9uV'# sR  
'baew8Q#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \q2#ef@2  
W`baD!*  
&kR+7  
taS2b#6\+  
二. 战前分析 BPp`r_m8w}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W/(D"[:l%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3Un{Q~6h  
[dm&I#m=  
<kQ 5sG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rJ LlDKP-(  
  /* --------------------------------------------- */ }GIwYh/  
vector < int *> vp( 10 ); XcoV27  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mv7><C  
/* --------------------------------------------- */ OnNWci|7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #~A(%a  
/* --------------------------------------------- */ m).S0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QvM+]pdR6  
  /* --------------------------------------------- */ kz|2PP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ` u#'  
/* --------------------------------------------- */ p0 @ ,-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `[hc{ynO|  
Nm{\?  
.ZuRH_pI  
cC{eu[ XW  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ls8@@b,t2  
1._1, _2是什么? )ZxDfRjL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "O{_LOJ  
2._1 = 1是在做什么? nz72w_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hE|Z~5\Y,>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p.{M sn  
{H]xA3[]  
h28")c.pH=  
三. 动工 fj2pD Cic  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /}G+PUk7  
"7v/ -   
#6<  X  
V$y6=Q <c  
template < typename T > z/IA @  
class assignment v-zi ,]W  
  { -f&16pc1t  
T value; P`/;3u/P  
public : l)V!0eW  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?LJDBN  
template < typename T2 > gbb2!q6p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  %+\ PN  
} ; ==zt)s.G(+  
j]-0m4QF  
3j'A.S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,EkzBVgo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _a;E>   
S6k R o^2  
]_Cm 5Z7  
3AKT>Wy =  
  class holder 'r&az BO  
  { \Wdl1 =`  
public : l;*/F`>c  
template < typename T > PI KQ}aq=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C,*3a`/2M^  
  { "Di27Rq  
  return assignment < T > (t); !Tc jJ2T  
} ~d0:>8zQR  
} ; OT1  
@ |bN[XL  
l@;UwnI  
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: #[|~m;K(w  
4@2<dw|*h  
  static holder _1; )-98pp7~BB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ` Aa}q(}k  
kF%EJuu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^!Y]l  
而不用手动写一个函数对象。 MQs!+Z"m>  
#Tc]L<."  
8fV.NCyE  
@vsgmz  
四. 问题分析 nWfzwXP>_  
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。 oXC|q-(C  
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。 z\S#P|;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #[ei/p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /_WA F90R?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $Hw w  
%bu$t,  
五. 问题1:一致性 C%2BDj  
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?| _?]0b7X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~lBb%M  
6Zr_W#SE  
struct holder OQlmzg  
  { a ~s:f5S>  
  // j6!C/UgQ  
  template < typename T > "_LDs(&  
T &   operator ()( const T & r) const Rz sgPk  
  { v|!u]!JM  
  return (T & )r; ;rggO0Y  
} jeKqS  
} ; 0bG[pp$[  
 Dno]N  
这样的话assignment也必须相应改动: \ a#{Y/j3  
Cz1Q@<)  
template < typename Left, typename Right > / @v V^!#1  
class assignment 4>x$I9^Y!  
  { m:6^yfS  
Left l; 1X8P v*,  
Right r; y4\(ynk  
public : NO)Hi)$X6Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6o5NeKZ  
template < typename T2 > +9^V9]{Vo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vy.gr4Cm  
} ; Mh =yIx</  
/M,C%.-  
同时,holder的operator=也需要改动: yL2sce[  
0W_olnZ  
template < typename T > 2X X-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WGmXq.  
  { (vR9vOpJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r\PO?1  
} )WBp.j /#  
c)*,">$#  
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。 {[|je ]3v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g~7x+cu0  
Arr(rM  
return l(rhs) = r; T!f+H?6  
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。 VyMFALSe]h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xK*G'3Ge  
D(;jv="/  
template < typename Tp > X-,mNv z  
class constant_t \m xi8Z w  
  { 00 9[`Z  
  const Tp t; XRl!~Y|  
public : r,43 gg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0hN gr'  
template < typename T > T'ko =k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /` ;rlH*  
  { ;L*Ku'6Mt  
  return t; +$uQ_ve  
} >Ut4INV  
} ; qjm6\ii:)  
V}Ok>6(~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U/#X,Bi~  
下面就可以修改holder的operator=了 wsKOafrV  
gAudL)X  
template < typename T > ^)nIf)9}7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *'-[J2  
  { We`6# \Z X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YigDrW  
} E%b*MU  
wbpz,  
同时也要修改assignment的operator() kEYkd@ {  
n8+_Uww  
template < typename T2 > /;X+<Wj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gLss2i.r  
现在代码看起来就很一致了。 On~w`  
A{ a4;`}5  
六. 问题2:链式操作 5y~ Srb?2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @oNYMQ@)d  
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。 T5_/*`F  
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。 17E,Qnf  
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。 Z1~`S!(}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _'mK=`>u  
WvoJ^{\4N*  
template < typename T >  &*Z"r*  
struct result_1 Z?f-_NHg  
  { 3j6Am{9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?mp}_x#=  
} ; :|HCUZ*H(T  
==Ah& ){4^  
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: t" $#KP<  
;%Zu[G`C  
template < typename T > Z#t}yC%^d  
struct   ref o.g)[$M8cF  
  { @hF$qevX  
typedef T & reference; 6n?0MMtR  
} ; =c ;.cW  
template < typename T > 8x`E UJ  
struct   ref < T &> Ods~tM  
  { c }7gHud  
typedef T & reference; YXLZ2-%ohZ  
} ; u.@B-Pf[Eo  
x+bC\,q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @@3%lr71   
zq'KX/o  
template < typename T > h:=W`(n5u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {+^&7JX  
  { AsfmH-4)  
  return l(t) = r(t); ._[uSBR'  
} Zs|m_O G  
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。 4*&2D-8<K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Tg@:mw5  
xyrlR;Sk  
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 SUb:0GUa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MMy\u) 4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -KL5sK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -PCF Om"  
最后的布局是: T0X+\&W  
                Add Oj>;[O"  
              /   \ 2dCD.9s9~  
            Divide   5 EX/{W$ &K  
            /   \ sZ> 0*S  
          _1     3 6Qn};tbnD  
似乎一切都解决了?不。 nC}Y+_wo0  
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。 G.:QA}FE'  
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。 +F92_a4  
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: n >@Qx$-  
ROJ=ZYof  
template < typename Right > 7n[0)XR>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @Yw>s9X  
Right & rt) const WCP2x.gb5  
  { qK)T#sh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g!;a5p6  
} zwJ\F '  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 he|.Ow  
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。 }2''}-Nc  
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。 fp?/Dg"49.  
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。 C.RXQ`-P}  
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。 !}hG|Y6s  
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? ' 7H"ezt  
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: 0"l`M5-KP  
+' SG$<Xv  
template < class Action > &<EixDi4q  
class picker : public Action &&7&/   
  { M%bD7naBq  
public : ?h:xO\h8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |~B`[p]5H  
  // all the operator overloaded {n{-5Y  
} ; v+~O\v5Q  
"I QM4:  
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。 x~ E\zw  
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: *{(tg~2'(  
bAEwjZ  
template < typename Right > [JEf P/n|.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $"g'C8  
  { M7=|N:/_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nP0rg  
} ;)Sf|  
#s{EIj~YR_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |`pDOd  
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。 Z3f}'vr  
dN@C)5pm5`  
template < typename T >   struct picker_maker tu^C<MV  
  { `(xzCRX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t;}`~B  
} ; )T@?.J`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pp.] /;  
  { "}2I0tM  
typedef picker < T > result; W)AfXy  
} ; :)F0~Q  
_q}^#-  
下面总的结构就有了: -Np}<O`./  
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。 y?UB?2 VN  
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。 RBpv40n0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zFr#j~L"  
至此链式操作完美实现。 Yo\%53w/  
}J6 y NoXu  
$mxl&Qr>Q;  
七. 问题3 ]] T,;|B  
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。 _FCg5F2U  
~En]sj  
template < typename T1, typename T2 > ~ E n'X4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hVNT  
  { ,MUgww!.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !`dMTW  
} 4'y@ne}g!  
|?v+8QL,;t  
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: Oo/@A_JO@  
Y+gNi_dE  
template < typename T1, typename T2 > W$J@|i  
struct result_2 h>A~yDT[  
  { AG|:mQO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /k KVIlO  
} ; zh5ovA%  
LCqWL1  
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? S& F;~  
这个差事就留给了holder自己。 @[#)zO  
    mOJ-M@ME  
bUe6f,8,  
template < int Order > ,U>G$G^  
class holder; 4$+/7I \  
template <> R] l2,0:  
class holder < 1 > or(P?Ro  
  { -HRa6  
public : Q zY5S0  
template < typename T > 2]Ei4%jo  
  struct result_1 $U'*}S  
  { |P-kyY34  
  typedef T & result; cA~bH 6  
} ; FAq9G-\B  
template < typename T1, typename T2 > 2+yti,s+/  
  struct result_2 {d%hkbN+{  
  { +A1xqOB  
  typedef T1 & result; !.7m4mKzo  
} ; NYeL1h)l  
template < typename T > dvLL~VP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2^)_XVX1  
  { -kb;h F}.  
  return (T & )r; ^xq)Q?[{  
} ]'<"qY  
template < typename T1, typename T2 > EME}G42KN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |N|[E5Cn  
  { - H`, ` #{  
  return (T1 & )r1; #<vzQ\~Y  
} OpmPw4?}  
} ; OG^#e+  
1 0tt':  
template <> = cI> {  
class holder < 2 > [x0*x~1B  
  { w}U'>fj  
public : cRSgP{hy  
template < typename T > %F(lq*8X  
  struct result_1 <FwAV=}6p  
  { ",]A.,  
  typedef T & result; #KDN  
} ; !Hj 7|5  
template < typename T1, typename T2 > Vg7BK%  
  struct result_2 {*X|)nr  
  { < fYcON  
  typedef T2 & result; fz rH}^  
} ; :MGIp%3  
template < typename T > oTveY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;oOv~ YB7H  
  { EV_u8?va  
  return (T & )r; vkLyGb7r<  
} +< )H2  
template < typename T1, typename T2 > gyob q'o-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  >1q:-^  
  { X3l6b+p  
  return (T2 & )r2; rfOrh^  
} <<&SyP  
} ; cUwR6I9  
R.rE+gxO1  
y 27MG  
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> >。 +u3vKzD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pz]KUQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }BiA@n,  
d6A+pa'2  
return l(i, j) = r(i, j); 72dd%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rGzGbI=  
CL5t6D9Qi  
  return ( int & )i; $S U<KNMZ  
  return ( int & )j; ZBjb f_M:  
最后执行i = j; O*9d[jw[  
可见,参数被正确的选择了。 IW=%2n(<1  
&7KX`%K"D  
rji<g>GQ  
j#9n.i %h  
z=TuUl@  
八. 中期总结 v&xhS yZ  
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: zI_pP?4;.q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SA~oGgk=P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L/,M@1@R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Kk>va->R  
#^w8Y'{?  
7 ;x to =  
QPW+L*2  
sbV_h;<  
g8]$BhRIfr  
九. 简化 GX N:=  
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。 Q'rX]kk_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W1[C/dDc  
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: sX(rJLbD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *!,k`=.([#  
  +-*/&|^等 lht :%Ts$  
2. 返回引用。 ,DCrhk  
  =,各种复合赋值等 Olr'n% }  
3. 返回固定类型。 KXcE@q9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !{XVaQ?x  
4. 原样返回。 cB2~W%H  
  operator, F#|mN0op  
5. 返回解引用的类型。 Pa/2])w  
  operator*(单目) Zrq\:KxX  
6. 返回地址。 6W)#F O`  
  operator&(单目) tA-p!#V<k1  
7. 下表访问返回类型。 v#9Uy}NJ9  
  operator[] E\VKlu4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .WlZT-  
  operator<<和operator>> |qb-iXW=  
D}?JX5.  
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。 wArzMt}[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OJs s  
_j]vR  
template < typename Left > _+qtH< F/  
struct value_return V/J-zH&  
  { A~8-{F 31  
template < typename T > !-8y;,P  
  struct result_1 0~ cbB  
  { }QJ6"s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sDXQ{*6a  
} ; D#11 N^-K  
|k)Nf+(}W  
template < typename T1, typename T2 > k'K 1zUBj  
  struct result_2 }Q_ }c9?  
  { ;uqi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; - S%8  
} ; { ?]&P  
} ; q`@8  
% &i Wc_"  
0V'XE1h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;l>C[6]  
u}~%9Pi  
下面我们来剥离functor中的operator() s;4r)9Uvx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JOm6Zc  
J=C63YB  
return l(t) op r(t) =FtJa3mHK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ccu13Kr>E  
return op l(t) -!b@\=  
return op l(t1, t2) h1 (MvEt  
return l(t) op #-Ad0/  
return l(t1, t2) op 8Q Nd t  
return l(t)[r(t)] 9 ?~Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iu(+ N~  
#J<IHNRt  
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: jwd{CN%  
单目: return f(l(t), r(t)); &9F(uk=X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); # \)tz z  
双目: return f(l(t)); yL>wCD,L  
return f(l(t1, t2)); t=Um@;wh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,t=12R]>  
,dO$R.h  
struct meta_divide )mbRG9P  
  { =ap6IVR  
template < typename T1, typename T2 > |U4t 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nu%:7  
  { hfuGCD6F`  
  return t1 / t2; 'N?t=A  
} 3@7<e~f  
} ; ~8 w(M  
r06M.r   
这个工作可以让宏来做: 0{ ;[k  
+\O[)\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Udh!%QP%[w  
template < typename T1, typename T2 > \ bhb*,iWA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bn$}U.m$-  
以后可以直接用 j |tu|Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^,M&PP6  
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 &G"r>,HU  
(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。。。) + $x;FT&  
w>W`8P_b@  
T|&2!Sh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t9Nu4yl  
7JNy;$]/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > njy^<7 ;  
class unary_op : public Rettype V ^U1o[`  
  { i!=2 8|_  
    Left l; ?$T39U^  
public : 96.z\[0VZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qJ|n73yn  
r4D 6I,  
template < typename T > pM i w9}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F|DKp[<]8  
      { "n3i (sZ  
      return FuncType::execute(l(t)); ;5.o;|w?!  
    } 6!3Jr  
I:qfB2tL)O  
    template < typename T1, typename T2 > n6a*|rE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 426)H_wx  
      { iC{~~W6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G{cTQH|  
    } r_kw "9  
} ; vsM] <t  
!j3V'XU#Zn  
yT>t[t60/S  
同样还可以申明一个binary_op Q l$t  
r12{XW?~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pj!{j)-tS  
class binary_op : public Rettype .2b) rKo~  
  { GD$jP?  
    Left l; _uO#0 )l  
Right r; | 3`qT#p{  
public : ; YaR|)B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }bv0~}G4  
7 \ <4LX  
template < typename T > yt&eY6Xp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QS~;C&1Hl  
      { ')9%eBaeK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @x@w<e%  
    } |-zwl8E  
sX&M+'h  
    template < typename T1, typename T2 > S%ri/}qI[{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sJlX ]\RLQ  
      { mF>CH]k3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FNDLqf!j  
    } MGO.dRy_  
} ; k:4?3zJI  
bmAgB}Ior  
sK:,c5^  
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 /p [l(H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8j,_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W7a s =+;X  
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。 fJ Ch  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G5Ci"0  
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。。。 gkpNT)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wYf=(w \c  
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) ] %*970  
下面是修改过的unary_op H&L=WF+x  
2`* %NJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g[;iVX^1&  
class unary_op \2<2&=h?  
  { =3=KoH/'  
Left l; zJMKgw,i*  
  l\^q7cXG  
public : LeW.uh3.  
qD\%8l.]Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oQDOwM,  
JLAg-j2  
template < typename T > #{0DpSzE5  
  struct result_1 81_3{OrE<  
  { EGwY|+3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7atYWz~yG  
} ; GtO5,d_  
!9"R4~4  
template < typename T1, typename T2 > {I 7pk6Qd  
  struct result_2 P:k(=CzZ@J  
  { w c%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +^+wS`Y  
} ; (W/jkm  
#|XEBOmsQ  
template < typename T1, typename T2 > 0iX qAa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =X X_C nn  
  { V8Q#%#)FHe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5?kA)!|UB  
} Wsz='@XvB  
<J-OwO a-1  
template < typename T > +>qBK}`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "tIf$z  
  { savz>E &  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7IJb$af:;  
} nu0bJ:0aLd  
dr6 dK  
} ; Xy*X4JJh^  
\ b9,>  
na']{a 1K  
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 qd|*vE  
好啦,现在才真正完美了。 CES FkAj~  
现在在picker里面就可以这么添加了: ! T,7  
*A\NjXJl~  
template < typename Right > SA>;]6)`(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5,AQ~_,'\  
  { ]bnxOk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y)u} +Yg  
} SbnV U[  
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。 QrA8 KSLC  
e3>Re![_.  
-N\{QX1Yd  
|>3a9]  
cHsJQU*K6  
十. bind h/TPd]  
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。 Bh' vr3|  
先来分析一下一段例子 1yB;"q&Xd  
[ !R%yD;  
!RcAJs'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MZjiJZaO:L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mqh~5NM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H9)uni   
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。 ''v1Pv-  
我们来写个简单的。 d7^XP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8e\v5K9  
对于函数对象类的版本: @$+[IiP  
?ha}&##  
template < typename Func > : m5u=:t  
struct functor_trait EhFhL4Xdn  
  { l.)N  
typedef typename Func::result_type result_type; Ba+OoS  
} ; BWPYHWW}E  
对于无参数函数的版本: NUnP'X=J,  
a+~o: 5  
template < typename Ret > lwg.'<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ro1' L1:  
  {  ^,KR0  
typedef Ret result_type; Awh"SU Oh0  
} ; =h_gj >  
对于单参数函数的版本: &\X;t|  
{H+?DMh  
template < typename Ret, typename V1 > I@S<D"af  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xRY5[=97  
  { \QMSka>  
typedef Ret result_type; ?@#}%<yEq  
} ; blN1Q%m6  
对于双参数函数的版本: Qx,G3m[}  
.4Ny4CMHZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {f&ga  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _uu:)%  
  { _(z"l"l=$  
typedef Ret result_type; R]Yhuo9,&n  
} ; Azle ;\l`  
等等。。。 }1W$9\%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y*(YZzF  
@iP6 N  
template < typename Func > hrL<jcv|  
struct func_return _N:h&uw  
  { LuqaGy}>-  
template < typename T > ". 0W8=  
  struct result_1 h^0mjdSp,  
  { +i>q;=~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @ubz?5  
} ; ^"l$p,P+  
)mPlB.  
template < typename T1, typename T2 > c'B"Onu@m*  
  struct result_2 I7~|!d6  
  { =z3jFaZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0/ Ht;(  
} ; 'oHR4O*  
} ; _Nn!SE   
.;:xx~G_Q  
EC~t 'v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;9PM?Iy[  
vRq xZN  
template < typename Func, typename aPicker > DsX>xzM  
class binder_1 #~x5}8  
  {  * [5  
Func fn; tAA7  
aPicker pk; W*<]`U_.  
public : m#nxw  
cBI )?  
template < typename T > %8L<KJd  
  struct result_1 0uz"}v)  
  { Rpk`fxAO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AVr!e   
} ; jVINc=o  
K*Jtyy}r  
template < typename T1, typename T2 > K|G $s  
  struct result_2 #I?iR 3u  
  { n{t',r50  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '| }}o g  
} ; _o.Z`]  
jEsTw_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MQ*#oVqv  
D H !Br  
template < typename T > )!d1<p3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WO-WoPO  
  { 6 b}feEh$!  
  return fn(pk(t)); ?i~/gjp  
} }BJ1#<  
template < typename T1, typename T2 > 42CMRGv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uC(S`Q[Bg  
  { N >!xedw=  
  return fn(pk(t1, t2)); gJ.6m&+  
} h`]/3Ma*:  
} ; &XRFX 5gP  
@6q$Zg/  
v$G*TR<2  
一目了然不是么? 3}21bL  
最后实现bind n:'BN([]o  
HiG/(<bs9O  
f hG2  
template < typename Func, typename aPicker > }qv-lO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XyphQ}\u  
  { E ZKz-}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r$FM8$cJ  
} z[%v _S  
|V\.[F2Fe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *'YNRM\}  
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。 1ckw[0d  
;CMC`h9,  
十一. phoenix 23$hwr&G\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |u"R(7N*  
 #>jH[Q  
for_each(v.begin(), v.end(), 8MeXVhM  
( rp#*uV9;  
do_ X&s\_jQ  
[ a{HgIQg_>R  
  cout << _1 <<   " , " H}V*<mg w  
] $Q?G*@y  
.while_( -- _1), Zfv(\SI  
cout << var( " \n " ) 0Eu$-)  
) f_h"gZWV  
); Z 034wn\N  
]8>UII,US  
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: 37- y  
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 SP7g qM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "tB"j9Jb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sLa)~To  
*rz(}(r  
Gd6 ;'ZCmY  
template < typename Cond, typename Actor > 7Y|>xx=v  
class do_while $a*Q).^  
  { c9TAV,/fF*  
Cond cd; D 2:a  
Actor act; *7;*@H*jd  
public : J5p!-N`NS  
template < typename T > ,35: Srf|  
  struct result_1 qm8n7Z/  
  { jnp6qpY{  
  typedef int result_type; Bb [e[,ah  
} ; gDNTIOV  
_K}_h\e.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5m USh3  
^xw [d}0 S  
template < typename T > e1^{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `J#xyDL6?  
  { l[ ": tG  
  do a]Da`$T  
    { uM)9b*Vbo  
  act(t); n+\Cw`'<H  
  } ;=VK _3"  
  while (cd(t)); ICCCCG*[  
  return   0 ; QGv:h[b_  
} ~q?"w:@;x  
} ; G'?f!fz;  
7cmr *y  
]7S7CVDk4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sJI -  
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。 '"]>`=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。 0?Tk* X  
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。 W[X!P)=w]  
下面就是产生这个functor的类: 5?{ >9j5  
76_8e{zbr  
_h=< _Z  
template < typename Actor > AV[PQI  
class do_while_actor JIbzh?$aD  
  { XJlDiBs9=Q  
Actor act; YNgR1 :l  
public : t:"=]zUU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <W=[ sWJ  
FQ|LA[~  
template < typename Cond > F {*9[jY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {uwk[f{z  
} ; $, &g AU  
:^-HVT)qF  
? W2I1HEy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FM"GK '  
最后,是那个do_ COan) <Ku  
n L+YL  
W:{PBb"x8  
class do_while_invoker 1_j<%1{sZ  
  { AYPf)K;%  
public : BV }(djx  
template < typename Actor > x)#<.DX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <7FP"YU  
  { 0 bPJEEd  
  return do_while_actor < Actor > (act); k$0|^GL8  
} i_9Cc$Qh<  
} do_; 9B#)h)h(=  
CdzkMVH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +1+A3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =2g[tsY  
最后来说说怎么处理break和continue =JbdsYI(  
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。 Ic{'H2~4,  
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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