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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2.6F5&:($  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GxFmw:  
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, -FxE!K  
JZc"4qf@OT  
R:[IH2F s  
KUR9vo  
  class filler -c_}^j  
  { xzI?'?duC  
public : klUW_d-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _T8o]  
} ; ZSs)AB_Pe/  
/8$*{ay  
?WD JWp%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =r?#,'a  
W.|r=   
p  K=  
zJxO\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T?!D?YV  
|mHxkd  
X3# AYn,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G/y@`A)  
Y\Grf$e  
-n>JlfCd2  
jE.yT(+lW  
二. 战前分析 q>n0'`q   
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。 EKr#i}(x<  
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 FF}A_ZFY  
j 1Ng[  
\H6[6*JuB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CLn}BxgD  
  /* --------------------------------------------- */ K0YUN^St  
vector < int *> vp( 10 ); @0v%5@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $>Mqo  
/* --------------------------------------------- */ 7UVhyrl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #<4/ *< 5  
/* --------------------------------------------- */ GM{J3O=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FxK2 1  
  /* --------------------------------------------- */ S8S<>W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ,xhB  
/* --------------------------------------------- */ zfexaf!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AhNy+p{  
C=y[WsT  
'K8emt$d+  
C{5^UCJkg  
看了之后,我们可以思考一些问题: |1rKGDc  
1._1, _2是什么? q%rfKHMA50  
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。 K]bw1K K  
2._1 = 1是在做什么? S2!$  
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。 0r|mg::'  
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。 0/g 0=dW=  
)"]Nf6  
p,cw- lN  
三. 动工 Wwf],Ya  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q r n^T  
hU]Gv)B  
<dd(i  
@y+Hb@ >.  
template < typename T > qh]ILE87(  
class assignment i^O(JC  
  { rNl` w.  
T value; 83|7#L  
public : P p]Ygt'u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;DG&HO   
template < typename T2 > 4/Wqeq,E8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W/?\8AE  
} ; L'KgB=5K&i  
Cnv M>]  
@71n{9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uy t'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [=otgVteN"  
|Nfi y  
U`-]U2 "  
qFpRY7eq  
  class holder jQ 'r};;  
  { >U2[]fu  
public : :VB{@ED  
template < typename T > tt%lDr1A)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r\x"nS  
  { `'gadCTb=  
  return assignment < T > (t); 4?vTuZ/ M  
} hG8 !aJo  
} ; 2b`3"S  
+)cjW"9  
Gfbeh %  
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: Af V a[{E  
Pv>W`/*_,s  
  static holder _1; $QbaPmHW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zdh&,!] F6  
AD=qB5:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  HuCzXl  
而不用手动写一个函数对象。 VD).UdUn  
DNu^4#r  
`1Cg)\&[e0  
yM}Wg~:D:  
四. 问题分析 u6pfc'GGg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]'%Z&1 w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iFi6,V*PRt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2X@| H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q^_*&},V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -*QxZiKD  
o;#9$j7QP!  
五. 问题1:一致性 4,yS7l  
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?| lls-Nir%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P*\h)F/3}t  
H`XE5Hk)P%  
struct holder ^kElb;d  
  { YgFmJ.1  
  // \]a@ NBv  
  template < typename T > bV~z}V&  
T &   operator ()( const T & r) const MeSF,*lP  
  { %xH2jf  
  return (T & )r; x KZLXQ'e-  
} gFx2\QV  
} ; ;YYo^9Lh}  
'%} k"&t$i  
这样的话assignment也必须相应改动: nJ]oApb/-  
( \ \BsK  
template < typename Left, typename Right > FU~xKNr  
class assignment &.ENcEic  
  { aSy^( WN8  
Left l; wk'12r6=(-  
Right r; K:osfd  
public : ;]/emw=a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GW[g!6 6^  
template < typename T2 > t[yu3U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f=f8) +5  
} ; pm.Zc'23  
x?*)  
同时,holder的operator=也需要改动: *nj={Ss&  
VPAi[<FzOG  
template < typename T > z3\WcW7|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <x^Ab#K"  
  { , Ac gsC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )nI}KQJ<  
} Qel2OI`b  
+5>*$L%8T`  
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。 1%R8q=_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n&4 4Acs[  
*T+Bjj;w  
return l(rhs) = r; ^Qx qv  
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。 ."u-5r<O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {4%B^+}T  
VXM5 B  
template < typename Tp > )rqb<O  
class constant_t bu j}pEI  
  { 9MI~yIt`L  
  const Tp t; 4=T.rVS[  
public : g<@P_^vo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^5:xSQ@:  
template < typename T > 2Gw2k8g&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VD,p<u{r  
  { ry2ZVIFa  
  return t; G1vg2'A  
} FM80F_G^z  
} ; )$.::[pNA  
.d4L@{V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9;L5#/E  
下面就可以修改holder的operator=了 fs:%L  
,/XeG`vk  
template < typename T > s\CZ os&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A$H;2T5N  
  { 5\?\ |*WT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h}T+M BA%  
} ;AjY-w  
D<DSK~  
同时也要修改assignment的operator() ^~iFG+g5  
tz).]E D  
template < typename T2 > 8c6dTT4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qir/Sa' [  
现在代码看起来就很一致了。 4IT`8n~  
OrZ=-9"  
六. 问题2:链式操作 0G=bu5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uaX#nn?ws  
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。 ^uDNArDmj5  
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。 OIqisQ7ZB  
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。 CXe2G5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C`++r>  
_gGI&0(VM  
template < typename T > gq'}LcV  
struct result_1 ;VL v2J*  
  { e\[z Q 2Z3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E/OJ}3Rf  
} ; -$; h+9BO  
b,k%n_&n  
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: %/K'VE6pb  
C,;hNg[  
template < typename T > iK(G t6w  
struct   ref $wQkTx  
  { >\/H2j  
typedef T & reference; s%{8$> 8V.  
} ; "RkbT O  
template < typename T > HkP')= sa  
struct   ref < T &> ib3 u:  
  { CSA.6uIT  
typedef T & reference; C0eqC u)Q  
} ; YV6@SXy  
"<e<0::  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E!,+#%O>  
B5nzkJV<X  
template < typename T > qG=>eRR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9L"Z ~CUL  
  { #)qn$&.H  
  return l(t) = r(t);  *b$8O  
} (Ov{gj^  
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。 gG 9e.++:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /YyimG7  
_D{V(c<WD  
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 \BoRYb9h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M<AjtDF%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;T9u$4 <  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tR! !Q  
最后的布局是: |<Cz#| ,q  
                Add 3k#?E]'  
              /   \ ae&i]K;  
            Divide   5 TIs~?wb$  
            /   \ TpHvZ]c  
          _1     3 DaA9fJ7a   
似乎一切都解决了?不。 yR`X3.:*]  
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。 9L`5r$/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !vaS fL*]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: p}b:(QN~m  
015 ;'V#we  
template < typename Right > dTE(+M- Gr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \o&\r)FX  
Right & rt) const c7E|GZ2Hc  
  { z ?3G`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P  -O& X  
} Y]u6f c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TL29{'4V  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +*O$]Hh  
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。 >nqDUGnEo>  
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。 v>p UVM  
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。 U #u=9%'  
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? *an^ 0  
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: L,(H(GeX  
< wI z8V  
template < class Action > x)wlp{rLf  
class picker : public Action ~x!"(  
  { y@T 0 jI  
public : lj U|9|v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Gr&)5hm$  
  // all the operator overloaded b3h3$kIYN  
} ; p4Wy2.&Q  
8)NQt$lWp  
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。 lBYc(cr  
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: feSj3,<!  
\V1geSoE  
template < typename Right > &D/@H1fBe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z4"SKsJT/>  
  { DE$HF*WY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _#jR6g TY  
} Dc2U+U(J  
o\#C#NiT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 75^U<Hz-3{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9{A[n}  
^|P/D  
template < typename T >   struct picker_maker -$x5[6bN  
  { prdlV)LTpY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]]EOCGZ"  
} ; $=IJ-_'o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F*0rpQ,*  
  { 3eg)O34  
typedef picker < T > result; Wubvvm8U  
} ; "-WEUz  
Bb~Q]V=x;  
下面总的结构就有了: 4YT d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ; qQ* p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^#V7\;v$G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JKXb$  
至此链式操作完美实现。 ~!PaBS3A  
eB]R<a60  
=k{ n! e  
七. 问题3 Ai~j q  
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。 M9t`w-@_w  
::lD7@Wg  
template < typename T1, typename T2 > w@jC#E\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J%:D%=9 )  
  { UhI T!x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @_ZE_n  
} ,sOdc!![  
;b-d2R  
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: 0- =PP@W  
"u H VX|`  
template < typename T1, typename T2 > :/.SrkN(A7  
struct result_2 ~8j4IO(  
  { .#4;em%7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'a^'f]"  
} ; FxkxV GZ"  
6>hW.aq}  
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? JM& :dzyIP  
这个差事就留给了holder自己。 CY4ntd4M  
    $YPU(y  
HQ7  
template < int Order > /}ADV2sF  
class holder; A_ftf 7,  
template <> -(Z%?]+  
class holder < 1 > T1([P!g*  
  { /Cl=;^)  
public : Gy3t   
template < typename T > d~>d\K%v  
  struct result_1 ,WA[HwY-  
  { hd'JXKMy  
  typedef T & result; WlF}R\N!  
} ; T\ cJn>kCn  
template < typename T1, typename T2 > -!ARVf *  
  struct result_2 Q&@~<!t  
  { ^&Re-{ES]  
  typedef T1 & result; "UVqHW1%K  
} ;  g%.;ZlK  
template < typename T > egd%,`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hE9UWa.Q>  
  { iVQ)hs W/  
  return (T & )r; *=KX0%3  
} G|LJOq7QB  
template < typename T1, typename T2 > hk7kg/"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s4&JBm(33N  
  { E[nJ'h<h  
  return (T1 & )r1; gE}+`w/X  
} `nvm>u~[Hq  
} ; &y~~Z [.F,  
&l<~Xd#  
template <> L+]|-L`S  
class holder < 2 > 9P)28\4  
  { W,53|9b@  
public : `:4bg1u  
template < typename T > q ?qpUPzD  
  struct result_1 }23#z  
  { -!s?d5k")  
  typedef T & result; +J+[fbqX  
} ; (TF;+FRW  
template < typename T1, typename T2 > S *D Bzl  
  struct result_2 $.g)%#h:  
  { +Y9n@`  
  typedef T2 & result; #6'+e35^8  
} ; ;"1  
template < typename T > br[n5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W3h{5\d!  
  { P*kKeMl  
  return (T & )r; DH*=IzcJf  
} vp_$Ft-R  
template < typename T1, typename T2 > R3<2Z0lqy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (U GmbRf&  
  { c1 ~=   
  return (T2 & )r2; <:YD.zAh|  
} G^6\OOSy  
} ; D$vP&7pOr4  
\U\k$ (  
7Gs0DwV  
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> >。 ;/- X;!a>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K;NaiRP#k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N =0R6{'  
H"n@=DMLm  
return l(i, j) = r(i, j); 'a6:3*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $1ZF kw  
*qN (_  
  return ( int & )i; uA1DTr?z  
  return ( int & )j; @0qDhv s  
最后执行i = j; by{ *R  
可见,参数被正确的选择了。 ~|!f6=  
mz<wYV*  
giNyD4uO  
i4p2]Nr t  
M9J^;3Lrh  
八. 中期总结 >.}ewz&9o  
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: AY~~a)V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $(PWN6{\r^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Do\YPo_Mr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fu/{*4  
j\^ u_D  
1(ud(8?|  
OBBEsD/bc  
{R{Io|   
C\d5t4s  
九. 简化 ud @7%%  
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。 OQC.p,SO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y~jYGN  
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: e|~s'{3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J ;e/S6l  
  +-*/&|^等 gL-\@4\wc  
2. 返回引用。 d O'apey  
  =,各种复合赋值等 ; ^cc-bLvF  
3. 返回固定类型。 =w/S{yC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8g!C'5  
4. 原样返回。 ]B'H(o R<|  
  operator, yS2[V,vS7  
5. 返回解引用的类型。 SB<09|2  
  operator*(单目) <e%~K4KH  
6. 返回地址。 H5 'Le{  
  operator&(单目) ?\J.Tv $$$  
7. 下表访问返回类型。 Pqc +pE  
  operator[] ;[[GA0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (9X>E+0E  
  operator<<和operator>> `;OEdeAM  
_hy<11S;  
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。 O:>9yZhV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x.:k0;%Q  
R{hq1-  
template < typename Left > |!=KLJUA  
struct value_return Ov5 *&*P  
  { U if61)+!i  
template < typename T > Q x]zz4jD  
  struct result_1 ~5xs$ub  
  { 6?X)'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ue~?xmZg  
} ; Jjgy;*hM  
x(UOt;  
template < typename T1, typename T2 > J91O$szA  
  struct result_2 M^$liS.D  
  { w' gKE'c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~l=Jx*  
} ; |##rs  
} ; _?IP}}jA:  
)ZP-t!).G#  
>a aHN1Ca  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _H (:$=$Q  
@jp}WwC/  
下面我们来剥离functor中的operator() Wz^M*=,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e=<%{M&  
>dTJ  
return l(t) op r(t) ,cqZb0VP{t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mI[$c"!BD  
return op l(t) 4)4E/q/5  
return op l(t1, t2) 1hT!~'  
return l(t) op *P mk1h2  
return l(t1, t2) op Q:+cLl&;hB  
return l(t)[r(t)] OlV'#D   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V`7^v:  
!_|rVg.  
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: k\J 6WT  
单目: return f(l(t), r(t)); 9j6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wB0zFlP  
双目: return f(l(t)); .vbUv3NI  
return f(l(t1, t2)); p 7YfOUo k  
下面就是f的实现,以operator/为例 5 1\N+  
]("5O V5  
struct meta_divide wv~?<DF  
  { yye( ^  
template < typename T1, typename T2 > W,[b:[~v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B9-Nb 4  
  { )^ky @V  
  return t1 / t2; Js7D>GWP!  
} ).Ei:/*j  
} ; .L X8ko  
%](H?'H  
这个工作可以让宏来做: _%`<V!RT\  
KP[H&4eoC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5>e3srKu  
template < typename T1, typename T2 > \ Dn#GoDMJ[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Fk 5;  
以后可以直接用 U/|H%b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u7Xr!d+wR  
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 #78P_{#!  
(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。。。) s|1BqoE  
k$hNibpkt  
;{Sgv^A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 e0#/3$\aSV  
2[*r9%W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  VS:UVe  
class unary_op : public Rettype cVR3_e{&H  
  { =>0+BD  
    Left l; #] @<YKoV{  
public : <Rl:=(]i~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V`n;W6Q17  
-UPlQL  
template < typename T > 3]X9 z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jhyb{i8RR  
      { G|p3NhLgO=  
      return FuncType::execute(l(t)); ~4Gs\U:!Q  
    } MWHGB")J  
nA\9UD<G.  
    template < typename T1, typename T2 > 4l2xhx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const es` A<  
      { n tfwR#j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vo\RtM/6{  
    } p:hzLat~  
} ; UI*^$7z1 +  
1Ugyjjlz  
?`nF"u>  
同样还可以申明一个binary_op YGA( "<  
qX GAlCq@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ::xH C4tw  
class binary_op : public Rettype D{](5?$`|  
  { f|*vWHSM  
    Left l; @R|Gz/  
Right r; CTbz?Kn  
public : %("Bq"Q8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NjCdkT&g  
cdDMV%V  
template < typename T > #>|l"1   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WJ{hta  
      { Kzs]+Cl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x=>+.'K  
    } ">n38:?R  
[U]ouh)  
    template < typename T1, typename T2 > nC3U%*l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uh~/ybR  
      { P~)ndaQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <&?gpRK   
    } Y}bJN%M  
} ; `>1"v9eF  
idC4yH42  
2 NgEzY 5  
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 LWB"}#vt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G36}4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U#O 6l-xe]  
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。 (;V=A4F-D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *ay>MlcV2=  
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。。。 ?,J N?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pr|P#mc"J  
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) 'JBf*p".  
下面是修改过的unary_op F Ty`#*7Ul  
x9#>0 4s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +$#YW5wy  
class unary_op  '8NKrI  
  { 1@nGD<,.  
Left l; %`%xD>![  
  _jw A_  
public : kF9T 9  
,KlTitJl\+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |5wuYG  
1Ftl1uf  
template < typename T > c3gy{:lb  
  struct result_1 M-!eL<  
  { y(K?mtQ   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !@ml^&hP  
} ; a2dlz@)J  
SWjOJjn  
template < typename T1, typename T2 > 3U&Qo nCV  
  struct result_2 PMJe6*(x/  
  { kO:iA0KUX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YC:>)  
} ; -R,[/7zj  
8c m,G  
template < typename T1, typename T2 > OC zWP,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V| >u,  
  { fCSM#3|,]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &z-f,`yG  
} }b+tD3+  
{4Q4aL(  
template < typename T > v/]Bo[a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rl^_RI  
  { XelY?Ph,,  
  return OpClass::execute(lt(t)); -{>Nrx|  
} [=Wn7cr  
p6(n\egR  
} ; %Ke:%##Y  
"HW~|M7>(  
pa&*n=&cL  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Aa;R_Jz  
好啦,现在才真正完美了。 D-.XSIEMu  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ox"4 y  
?aInn:FE  
template < typename Right > +]Oq{v:e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o y! W$ ?6  
  { m:<cLc :.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  Xc2Oa  
} p+ymt P F  
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。 OHzI!,2]  
S]Gw}d]4  
fbS l$jn.  
}-m/ 'Q  
N}wi<P:*)  
十. bind x`^~|Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 vJ$#m_aa  
先来分析一下一段例子 `j088<?j  
yzhr"5_  
or/Y"\-!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y&\ J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 raGov`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GEq?^z~i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8=Di+r  
我们来写个简单的。 9)sGnD;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w%cd $"EH  
对于函数对象类的版本: R|h9ilc  
]*pALT6  
template < typename Func > 65RWaz;|  
struct functor_trait MpM-xz~  
  { "A^9WhUpJ  
typedef typename Func::result_type result_type; Tn[DF9;?  
} ; qFmvc  
对于无参数函数的版本: |jW82L+!N%  
-san%H'  
template < typename Ret > 7t\W{y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]yN]^% PYH  
  { 5tR<aIf  
typedef Ret result_type; 6a PZW  
} ; 3|RfX  
对于单参数函数的版本: )Y@  
^;GJ7y&,d  
template < typename Ret, typename V1 > \;p5Pagx0-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &|xN=U/  
  { $O&P@8:Z  
typedef Ret result_type; o[^%0uVF  
} ; .l5y !?  
对于双参数函数的版本: Zb`}/%\7  
2EsKC)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kRnh20I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $lci{D32,  
  { =PyU9C-@  
typedef Ret result_type; M)6_Ta l  
} ; ,T_HE3K  
等等。。。 =35^k-VS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VB*$lx X  
zl46E~"]x  
template < typename Func > y[S 5  
struct func_return UDV,co  
  { 2(LS<HqP[  
template < typename T > NFPW#-TF  
  struct result_1 It!%/Y5  
  { =0`"T!1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -O3^q.   
} ; r#rQ3&Vn  
#b []-L!  
template < typename T1, typename T2 > ? )-*&1cv  
  struct result_2 eh nN  
  { (7`&5m d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4p&qH igG  
} ; }u5;YNmXxF  
} ; {FraM,w:  
 Yul-.X  
@DfjeS)u^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bm"jf]  
+"Ek? )?  
template < typename Func, typename aPicker > Yt!UIl\<  
class binder_1 Jg3}U j2By  
  { ow]S 3[07  
Func fn; B+eB=KL  
aPicker pk; g=Q#2/UQ<  
public : x$I~y D  
/K<Xr[z~y  
template < typename T > ^10*s,(uS?  
  struct result_1 pq+Gsu1^  
  { md_aD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VR2BdfKU,  
} ; ,\4@Ao  
WZdA<<,:o  
template < typename T1, typename T2 > pNr3u  
  struct result_2 I5>HB;Q  
  { W}+Q!T=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O[3J Px  
} ; 4vPQuk!  
a*6x^R;)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +Vt@~Z4K  
O*rKV2\  
template < typename T > ()v[@"J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {%^q8l4j  
  { gCz^JM  
  return fn(pk(t)); ~HI|t2C  
} {>fvyF  
template < typename T1, typename T2 > v-Ggf0RF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =G;whd}]  
  { ]IXKoJUf  
  return fn(pk(t1, t2)); PDvqA{  
} 8b !&TP~m1  
} ; D$;mur'  
='T<jV`evu  
bw9a@X  
一目了然不是么? 2!cP[ Ck  
最后实现bind i;y<gm"  
[zn`vT  
Vd4x!Vk  
template < typename Func, typename aPicker > ;" '` P[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0!o&=Qh  
  { =B4mi.;@i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xl;u  
} $T tCVR  
v$p<6^kJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @fRB0m"3  
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。 ?o$6w(]''  
-OZXl  
十一. phoenix iW+ZI6@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;S"^O AM  
O1Ey{2Q  
for_each(v.begin(), v.end(), mWsVOf>g  
( POfvs]  
do_ ;gTdiwfgZ=  
[ 4Wk/^*?  
  cout << _1 <<   " , " #q9jFW8  
] zPWG^  
.while_( -- _1), >1T=Aw2Z.  
cout << var( " \n " ) aRdk^|}  
) {[61LQ6V9  
); )i0\U  
Ra&HzK?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `n Y!nh6!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eEb(TG~,Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A &~G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i*#Gq6qZq  
h35x'`g7+r  
2Y\,[$z  
template < typename Cond, typename Actor > B<xBuW  
class do_while -@Mr!!t?N  
  { fBR,Oneo  
Cond cd; I{JU<A,&  
Actor act; 8GN0487H  
public : _S{HVc  
template < typename T > z^gf@r  
  struct result_1 *^ \xH,.  
  { F +D2 xN@  
  typedef int result_type; 1mwb&j24n3  
} ; @E{c P%fv  
vK!,vKa.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F/tBr%RV  
4gG&u33RrE  
template < typename T > GQ[: vX`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 36@)a5  
  { `S2YBKz,1  
  do I5wf|wB-  
    { |t1D8){!  
  act(t); ~=aGv%vX  
  } Q 6{2@  
  while (cd(t)); {UQpD   
  return   0 ; 6P;IKOv^  
} e57}.pF^  
} ; IfF<8~~E  
3:&!Q*i;  
-8HIsRh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l"*qj#FD  
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。 ;VSHXU'H  
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。 z|=l^u6uS  
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。 Q[;!z1ur  
下面就是产生这个functor的类: T-xcd  
pR4{}=g,  
X<Rh-1$8F  
template < typename Actor > 4};iL)  
class do_while_actor  4C/  
  { 1u:OzyJy  
Actor act; # 5v 2`|)  
public : QxwZ$?w%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T?N' k=   
"(F>?pq  
template < typename Cond > 8wp)aGTcU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /i"vEI  
} ; ,+3l9FuQ  
KRd.Ubs -  
lRi-?I| ~9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )a .w4dH  
最后,是那个do_ ;26a8g(  
O(!J^J3_z  
_ M8Q%  
class do_while_invoker !`hiXDk*2  
  {  gG1%.q  
public :  Xt(w+  
template < typename Actor > Q1mz~r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d!{,[8&  
  { &[`p qX  
  return do_while_actor < Actor > (act); |eAl!k  
} :O-Y67>&  
} do_; \om$%FUP  
68V66:0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oZHsCQ%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sw6]Bc  
最后来说说怎么处理break和continue A-aukJg9  
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。 /k|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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