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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d}wa[WRv   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6uCk0 B|  
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, zgq_0w~X  
MUCJ/GF*  
v' 9(et  
c5=v`hv  
  class filler aCUV[CPw  
  { /,rF$5G,  
public : #5ohmp,u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SQ^^1.V&/Y  
} ; '&pf  
ld!6|~0U  
O)U$Ef  
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: {0)WS}&  
/8$1[[[  
r.a9W? (E  
o%4&1^ Vg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j;AzkReb  
<D;H} ef  
[KimY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PO%yWns30o  
< o'7{  
p+`*~6Jj/  
'.h/Y/oz  
二. 战前分析 ir@N>_  
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。 f1]AfH#  
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 {M)3GsP?  
+}(B856+  
$^NWzc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WfTdD.Xx  
  /* --------------------------------------------- */ uG(~m_7Hx  
vector < int *> vp( 10 ); ,syA()  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :d% -,v  
/* --------------------------------------------- */ M[ ~2,M&H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); . ~A"Wyu\  
/* --------------------------------------------- */ RZV1:hNN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8Snq75Q<   
  /* --------------------------------------------- */ ;GSFQ:m[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ek{PA!9Sk  
/* --------------------------------------------- */ 2,XqslB)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]:E! i^C`Z  
?CUp&L0-"  
:S+U}Sm[  
?^yh5   
看了之后,我们可以思考一些问题: -YRL>]1  
1._1, _2是什么? YW$x:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M;p q2$   
2._1 = 1是在做什么? jzJ1+/9  
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。 e\ l,gQP  
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。 Z'EO   
,[ J'!NC1  
se n{f^U  
三. 动工 ~g4rGz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p\]LEP\z,  
P{i8  
^d5./M8Bd  
602eLV)  
template < typename T > 2`FsG/o\T~  
class assignment Acq>M^E3  
  { ^$Eiz.  
T value; =iK6/ y`  
public : GaK_9Eg-2  
assignment( const T & v) : value(v) {} E]eqvTNH  
template < typename T2 > kG;\i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G|G?h  
} ; v/TlXxfil  
6m{$rBR  
Q!+{MsZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q RmQ>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dT@SO  
SE}RP3dF!  
xZ'` _x9l  
.vOpU4  
  class holder |b'<XQ&l5  
  { k89gJ5B$  
public : N13;hB<  
template < typename T > C"` 'Re5)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NK#"qK""k  
  { K<7T}XzU$  
  return assignment < T > (t); 8.Own=G?  
} :V-}Sde  
} ; zc,9Qfn  
%qjyk=z+Z  
*6x^w%=A  
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: :qSi>KCGh  
SSsQu^A  
  static holder _1; :Ye#NPOI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d>"$^${  
_M]rH<h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f_P+qm  
而不用手动写一个函数对象。 Oi%~8J>  
g d}TTe  
soVZz3F  
teS0F  
四. 问题分析 eGypXf%  
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。 R EH&kcn  
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。 <:;:*s3]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 twHM~cTS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~S=fMv^BR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .6Lhy3x  
59NWyi4i  
五. 问题1:一致性 w4MMo  
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?| & Dl'*|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ; 7v7V  
Y <i}"eI*  
struct holder yJ`1},^  
  { [qD<U%Hi  
  // E0B2>V  
  template < typename T > |&RX>UW$W  
T &   operator ()( const T & r) const bvu<IXX=2  
  { K84cE  
  return (T & )r; H6CGc0NS+  
} AFB 7s z  
} ; ?Nze P?g  
rMg{j gD  
这样的话assignment也必须相应改动: b%jG?HSu  
E?h2e~ ,]  
template < typename Left, typename Right > GGQ(|?w  
class assignment 'W2$wN+P  
  { TNT"2FoBd  
Left l; V #\ZS{'J  
Right r; j nA_!;b  
public : W!0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bOIM0<(h  
template < typename T2 > T0"0/{5-_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pW^ ?g|_}  
} ; Y*`A$  
)7%]<2V%  
同时,holder的operator=也需要改动: 7 8inh%  
x7kg_`\U  
template < typename T > ^5 =E`q".  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $JSC+o(q3#  
  { QZa#i L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _3G)S+ 7#  
} +X(^Q@  
Bsk2&17z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o^"3C1j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0?;Hmq3  
[T#a1!  
return l(rhs) = r; 4e\`zy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Fl3r!a!P,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d47:2Zj  
'2J6%Gg  
template < typename Tp > QV7c9)<]'}  
class constant_t o@`E.4  
  { Ollv _o3  
  const Tp t; '{k Nbx51  
public : +|)#yE$aMh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k:@Ls  
template < typename T > H^1 a3L]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f4y;K>u7p  
  { ygY+2  
  return t; !vp!\Zj7o  
} 2m_M9e\  
} ; x[~OVG0M*  
]`H.qV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p#BvlS=D  
下面就可以修改holder的operator=了 =(5GU<}  
bYB}A :  
template < typename T > &j@J<*k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5Zm_^IS  
  { ~teW1lMu(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EA E\Xv  
} v]SE?xF{U  
6$<o^Ha*R  
同时也要修改assignment的operator() !;!~5"0~"  
+5|nCp6||j  
template < typename T2 > =i>F^7)U1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {,2_K6#  
现在代码看起来就很一致了。 EAXU{dRV  
Jl4XE%0  
六. 问题2:链式操作 q/-j`'A_pb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "g1;TT:1~  
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。 xt0j9{p  
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。 $#W6z:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y1My, ?"?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \'=}kk`  
Tv)y }  
template < typename T > _W@Fk)E6N  
struct result_1 =/!S  
  { vK7,O%!S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^J~4~!  
} ; m$qC 8z]  
?JTyNg4<  
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: >d V@9  
fqsp1m$  
template < typename T > Cj\+u\U#  
struct   ref PR6uw  
  { i8@e}O I  
typedef T & reference; .ehvhMuG|  
} ; <FT\u{9$  
template < typename T > fQ4$@  
struct   ref < T &> q=i<vcw  
  { LK/V]YG  
typedef T & reference; R+hS;F nh%  
} ; q$'&RG  
(jFE{M$-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lj*913aFh  
m1i$>9,  
template < typename T > c} ET#2,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const { (,vm}iFL  
  { dk`!UtNNRa  
  return l(t) = r(t); H).5xx[`  
} ;iNx@tz4  
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。 x%ag.g2I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gc) 3  
tvxcd*{  
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 u3brb'Y+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #e269FwN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /O9EI'40)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E'6P>6l5  
最后的布局是: lS-i9U/,>  
                Add =U`c }dhS  
              /   \ >g0@ Bk  
            Divide   5 bY$! "b~  
            /   \ &YKzK)@  
          _1     3 ,)G+h#Y[*  
似乎一切都解决了?不。 q\Kdu5x{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =8_TOvSJ4p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k T>}(G||  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6dp_R2zH~o  
I;:_25WGC  
template < typename Right > j&GKpt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K): sq{  
Right & rt) const bl-s0Ax-  
  { jk}PucV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GFkte  
} c &(,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Lb 4!N` l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P"@^'yR5WK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 S`@*zQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 RUh{^3;~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y36aoKH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7Apbi}")  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "T=LHjE  
%'O(Y{$Y.  
template < class Action > x:lf=D lA  
class picker : public Action lf# six  
  { ]+9:i!s  
public : )!72^rl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dsuW4 ^ l  
  // all the operator overloaded s>I}-=.(Q  
} ; =ab}.dWC  
JdEb_c3S  
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。 _'a4I;  
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: TY?io@  
x^BBK'  
template < typename Right > (@ sKE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6I![5j  
  { S-|$sV^cG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _lqAxWH  
} <sOB j'  
3$;v# P$%N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hJN A%  
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。 _nq n|  
}cmL{S  
template < typename T >   struct picker_maker ,DLNI0uV  
  { epm|pA*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8, ^UQ5x  
} ; YO+d+5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q[K)bg{HB  
  { 6d8  
typedef picker < T > result; SUhP e+  
} ; ,Z"sh*  
m#'9)%t!J  
下面总的结构就有了: A79SAheX#  
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。 -E"o)1Pj6C  
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。 c[q3O**  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6fyW6xv[,  
至此链式操作完美实现。 ?GZs5CnS  
HjD= .Q  
$y}Tbm  
七. 问题3 &LYZQ?|  
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。 g'E^@1{  
/ KM+PeO  
template < typename T1, typename T2 > !<ucwWY,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tWI hbt  
  { c2"OpI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YN[D^;}  
} s]OXB {M  
0@;E8^pa  
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: m^KkS   
?zqXHv#x  
template < typename T1, typename T2 > Gr?gHAT  
struct result_2 <o}t-Bgg  
  { *L_wRhhk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '#?hm-Ga  
} ; '/?&Gol-  
u"ow?[E  
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? 4esf&-gG  
这个差事就留给了holder自己。 &(0);I@fc  
    q~C6+  
3:S"!F  
template < int Order > up6LO7drW/  
class holder; c\opPhJ! 0  
template <> 4 @h6|=  
class holder < 1 > 1>1!oml1E  
  { $2 0*&4y^  
public : M:N> {_1&  
template < typename T > SZEr  
  struct result_1 #=rI[KI  
  { @*dA<N.9  
  typedef T & result; FS[CUoA  
} ; kJ >B)  
template < typename T1, typename T2 > Y&?]t  
  struct result_2 r38CPdE;}  
  { 1Mqz+@~11  
  typedef T1 & result; GS@ wG  
} ; +8"H%#~  
template < typename T > h#>67gJV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^z1WPI  
  { N?p $-{  
  return (T & )r; -xXM/3g1u  
} DpAuI w7|  
template < typename T1, typename T2 > 5k@ k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F7d f  
  { 0@KBQv"v  
  return (T1 & )r1; aqlYB7  
} +%^D)   
} ; [@)|j=:i:  
bbnAmZ   
template <> ~2H)#`\ac8  
class holder < 2 > Cv3H%g+as  
  { SU^/qF%8  
public : _]NM@'e  
template < typename T > %pdfGM 9g  
  struct result_1 WA+v&* ]  
  { mtp[]  
  typedef T & result; f|EWu  
} ; -95 `.o  
template < typename T1, typename T2 > 'ga@=;Wj  
  struct result_2 KMv|;yXYj4  
  { iJAW| dw}  
  typedef T2 & result; h$3Y,-4  
} ; wTLHg2'y^  
template < typename T > `S2=LJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Ia46YS  
  { ;tj_vmZ@R  
  return (T & )r; "dt3peH  
} F!U+IztZ   
template < typename T1, typename T2 > /lUb9&yV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,}[,]-nVx  
  { ^I^k4iw 4  
  return (T2 & )r2; Q8O38uZ  
} 6sntwT"?  
} ; )g-*fSa  
<[*s%9)'9  
_ ge3R3  
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> >。 phTZUm i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G[jCmkK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hFKYRZtP.8  
$`i&\O2*  
return l(i, j) = r(i, j); @$aCUJ/mE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R8a xdV9(  
q\ ?6-?Mr  
  return ( int & )i; GXwV>)!x  
  return ( int & )j; "C>KKs }  
最后执行i = j; =|6IyL_N  
可见,参数被正确的选择了。 2'++G[z  
mZORV3bN  
\Ew2@dF{O  
Z0x N9S  
:f `1  
八. 中期总结 *l|CrUa  
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: ?qdG)jo=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]wP)!UZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7eY*Y"GX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >_R5Li  
h><;TAp  
R|_?yV[  
Qv8Z64#  
&9'6hMu  
KzhldMJ^zq  
九. 简化 @wB$qd;v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 % Dya-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K }r%OOn0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ek84yme#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,cS|fG  
  +-*/&|^等 >XA#/K  
2. 返回引用。  N3E=t#n  
  =,各种复合赋值等 o zv><e#  
3. 返回固定类型。 Lq yY??\@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _m@QeO'yh  
4. 原样返回。 K'y;j~`-  
  operator, jn]{|QZ  
5. 返回解引用的类型。 )@Ly{cw   
  operator*(单目) Iu%S><'+  
6. 返回地址。 CFVe0!\  
  operator&(单目) &a O3N  
7. 下表访问返回类型。 #[2]B8NZ  
  operator[] b" p,~{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7Rq;V=2YV  
  operator<<和operator>> ms<?BgCSz  
, !c.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8K{ TRPy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WJ=^r@Sf  
NoV2<m$  
template < typename Left > =6/0=a[  
struct value_return r..\(r  
  { s fazrz`h  
template < typename T > 8J Gt|,  
  struct result_1 )Nk^;[  
  { MOdodyG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3:!+B=woR  
} ; dqnxhN+&  
S=2-<R  
template < typename T1, typename T2 > fk9FR^u  
  struct result_2 9"oc.ue.2D  
  { Wl}d6ZTm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~c+0SuJ  
} ; J v'$6[?  
} ; z6$W@-Vd  
[|e7oNT(Q  
{p+7QlgK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ly lw('zZ  
C;M.dd  
下面我们来剥离functor中的operator() ?HttqK)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JZ'`.yK:  
MJb!+E+  
return l(t) op r(t) Uk5jZ|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )9,9yd~SI  
return op l(t) GAV|x]R  
return op l(t1, t2) /`3< @{D  
return l(t) op j $a,93P5  
return l(t1, t2) op Ar N*9  
return l(t)[r(t)] a6fMx~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8v_HIx0xu  
\_qiUvPf\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: tGe|@.!  
单目: return f(l(t), r(t)); A2!7a}*1(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \-gZ_>)  
双目: return f(l(t)); 1W;q(#q  
return f(l(t1, t2)); `A])4q$  
下面就是f的实现,以operator/为例 j!xt&t4D  
z`]'~  
struct meta_divide 6MqJy6  
  { Rcfh*"k  
template < typename T1, typename T2 >  k/ls!e?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aovRm|aOo'  
  { aj85vON1`  
  return t1 / t2; 7FMO' 'x  
} $d'GCzYvZ  
} ; ;"Q{dOvp  
);'8*e'  
这个工作可以让宏来做: d~u+:[\=/  
.A//Q|ot!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <:fjWy  
template < typename T1, typename T2 > \ :Em[> XA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [RTB|0Q  
以后可以直接用 <sE0426 {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 615, P/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bzz=8n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IDyf9Zra?  
-y;SR+  
-L}crQl.'c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 89?$xm_m  
*+{umfZy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aOFF"(]Cl  
class unary_op : public Rettype ~m2tWi@  
  { "9:1>Gr{G  
    Left l; F 0 q#.   
public : +q[puFfl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;9MsV.n  
OQIQ   
template < typename T > bsO78a~=P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ii_X^)IL(  
      { yS%IE>?  
      return FuncType::execute(l(t)); BrcT`MM[(=  
    } I"eXoqh  
rZm|7A)i  
    template < typename T1, typename T2 > h(*!s`1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { AdPC?R`  
      { gpB3\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q&S\?cKe  
    } $y S7u  
} ; R s_bM@  
zZE 2%fqM  
R/&Bze  
同样还可以申明一个binary_op ,{!~rSq-l  
Z<T%:F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t`1E4$Bb\  
class binary_op : public Rettype Lwm2:_\_b  
  { q|xJ)[AO  
    Left l; A6v<+`?  
Right r; o[pv.:w  
public : %Aq+t&-BCX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {P ZN J 2~  
`],'fT|,S  
template < typename T > &>y[5#qOl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r*'a-2A u  
      { hY X H9:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %9Br  
    } E(N?.i-%$  
`&xo;Vnc  
    template < typename T1, typename T2 > vs}_1o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B/u0^!  
      { JFf*v6:,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @5jJoy(mX@  
    } Exd$v"s Y  
} ; 6fV%[.RR  
". #=_/op  
T5(]/v,UT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'i#m%D`dt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |>(d^<nR^v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X~wkqI#d%E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  JsAl;w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w],+lN;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Y?G\@ 6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6 B>1"h%Wf  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -? {bCq  
下面是修改过的unary_op 2~<N  
z=C'qF`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,5`pe%W7  
class unary_op KKpO<TO  
  { xrb %-vT  
Left l; Rrh?0qWs  
  \l)<NZ\  
public : ODa+s>a`^  
"|<6 bA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X-,scm  
3{OY&   
template < typename T > H 6 i4>U*  
  struct result_1 L7oLV?k  
  { jzCSxuZ7O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2 |lm'Hf  
} ; U,Py+c6  
;o* n*N  
template < typename T1, typename T2 > GPP{"6q5'  
  struct result_2 w;@DcX$]  
  { pd2Lc $O@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d67Q@ ')00  
} ; bV|(V>  
oj\av~cI  
template < typename T1, typename T2 > ti6\~SY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mHcxK@qw  
  { e`gOc*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |Yq0zc!  
} C/AqAW1  
uLFnuK  
template < typename T > rz/^_dV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A0Z<1|6r*  
  { &+F|v(|r  
  return OpClass::execute(lt(t)); . !gkJ  
} LS1r}cl  
5cLq6[uO  
} ; /O@'XWW  
!J<}=G5  
{c5%.<O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug m?LnO5Vs  
好啦,现在才真正完美了。 ` @.  
现在在picker里面就可以这么添加了: LvP{"K;   
*6uZ"4rb.  
template < typename Right > R7axm<PR=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =fA* b  
  { ?M2#fD]e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !&4<"wQ  
} "XQj ~L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }<?1\k  
9nW/pv  
1e=<df  
xDtq@Rb}  
GMc{g  
十. bind |.kYomJ   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Hj&mwn]  
先来分析一下一段例子 pPr/r& r  
!YUMAp/  
#XSs.i{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cH$zDm1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Q $fXB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y k=o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :|%dV}j  
我们来写个简单的。 p4} ,xQzB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9G)Sjn`AQ  
对于函数对象类的版本: |a!AgvNF  
77y_?di^I  
template < typename Func > -9Iz$ (>a  
struct functor_trait 9rhIDA(wc  
  { j9)WInYc:  
typedef typename Func::result_type result_type; {a>a?fVU  
} ; H8^U!"~E  
对于无参数函数的版本: bcgh}D  
vfb~S~|U6g  
template < typename Ret > :4o08M%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UdBP2lGd  
  { UsT+o  
typedef Ret result_type; pz'l9Gp;@  
} ; \5g7_3,3W  
对于单参数函数的版本: K@Z K@++  
Q)"L8v v  
template < typename Ret, typename V1 > B o@B9/ABv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gQ]WNJ~>  
  { x,kZ>^]&b  
typedef Ret result_type; <@;Y.76~  
} ; ^1d"Rqtv  
对于双参数函数的版本: 4]\ f}  
lWYZAF>?Ym  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JE~ci#|!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C[cNwvz  
  { FcR(uv<  
typedef Ret result_type; P\"|b\O1  
} ; Qg dHIMY  
等等。。。 aBV{Xr~#(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E_VLI'Hn?  
&<{=  
template < typename Func > 7nh,j <~;2  
struct func_return 4AI\'M"d  
  { !1MSuvWP  
template < typename T > f< A@D"m/  
  struct result_1 n<C4-'^U[a  
  { nF0V`O \T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zE"ME*ou  
} ; }*+?1kv  
=ytB\e  
template < typename T1, typename T2 > K]mR9$/  
  struct result_2 U1&pcwP  
  { 7%aaqQ1T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B1]5%B  
} ; Aj`zT'  
} ; _sU|<1  
} $:uN  
FU-YI"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a}N m;5K  
]lj,GD)c  
template < typename Func, typename aPicker > y( M-   
class binder_1 xFZA1 8  
  { #bX~.jKW  
Func fn; OoKzPePWji  
aPicker pk; ,Y~{RgG  
public : :Mz$~o<  
#V4kT*2P)  
template < typename T > 'I|A*rO  
  struct result_1 z@E-pYV  
  { !;'. mMO&%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,fS}c pV  
} ; }]w/`TF  
[zp v3Uw  
template < typename T1, typename T2 > W@NM~+)e  
  struct result_2 !,}W|(P)  
  { 9W$d'IA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZKKz?reM'  
} ; 8y;W+I(71  
G #.(% ,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =j[zMO  
Jd_w:H.  
template < typename T > 8>.l4:`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ODn6%fp%  
  { uPk`9c52%  
  return fn(pk(t)); b#p)bcz!I  
} 6Q]c]cCu  
template < typename T1, typename T2 > ^p#f B4z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sbub|  
  { uLV@D r   
  return fn(pk(t1, t2)); *0ZL@Kw  
} $Xf1|!W%a%  
} ; jRN*W2]V  
(p<QRb:&Z  
D8P<mIu}Y  
一目了然不是么? U~z`u&/  
最后实现bind @ mm*S:Gt#  
D*+uH;ws  
%=x|.e@J  
template < typename Func, typename aPicker > 910Ym!\{:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8[LwG&  
  { )'8DK$.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TQm x$  
} d=%:rLm$  
")|3ZB7>*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v)@EK6Nty  
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。 y'?|#%D  
Q!/<=95E  
十一. phoenix -o\$.Q3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }K,:aN,44\  
96;17h$  
for_each(v.begin(), v.end(), .+3= H@8h  
( GF5WR e(E  
do_ `Z]Tp1U  
[ <>GWSW  
  cout << _1 <<   " , " pq[RH-{  
] R? Y#>K  
.while_( -- _1), lTe}[@(  
cout << var( " \n " ) J{' u  
) 24{!j[,q@  
); Saa# Mj`M  
D+{h@^C9Z  
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: b u%p,u!  
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 q[{q3-W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r{qM!(T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {\22C `9t  
Tz.!  
"UVqkw,vt  
template < typename Cond, typename Actor > ,Iq+v  
class do_while VKy:e.  
  { Db\.D/ 76  
Cond cd; b)@%gS\F  
Actor act; }xTTz,Oj$  
public : Z"#ysC  
template < typename T > fI} Z`*  
  struct result_1 Mj |)KDL  
  { $wU.GM$t~  
  typedef int result_type; `*e',j2}UU  
} ;  g#~jF  
i_ws*7B<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N;tUrdgQ  
Ous[{"-J  
template < typename T > !q~s-~d^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ju8tNL,J  
  { QQP bKok>  
  do {55{ YDqx  
    { @PuJre4!;L  
  act(t); s$6zA j!  
  } T[>h6d  
  while (cd(t)); qC?J`   
  return   0 ; /Ik_U?$*  
} [P8Y  
} ; A/RHb^N  
HZCEr6}(  
S$\l M<M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CyO2Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EU]{S=T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Rct|"k_"Ys  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S%uH*&`  
下面就是产生这个functor的类: %1SA!1>j  
Lx,"jA/  
KL# F5\ E  
template < typename Actor > G/_#zIN`8M  
class do_while_actor }!\NdQs  
  { %Fq"4%  
Actor act; .Br2^F  
public : D|Wekhm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >8Zz<S&z  
Ya*lq! u  
template < typename Cond > K CJ zE>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2_;.iH 6  
} ; OP]=MZP|  
im9 B=D  
&+6XdhX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mfFC@~|g  
最后,是那个do_ !1+L0,I6  
 dKDtj:  
mm/U9hbp%  
class do_while_invoker 1QtT*{zm$F  
  { 8Fx~i#FT  
public : 1c&/&6 #5  
template < typename Actor > #Bj{ 4OeV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uzG<(Q pu  
  { ?VEJk,/k  
  return do_while_actor < Actor > (act); _o~<f)E[9  
} [Av87!kJ!X  
} do_; '@2pOq  
mA(K`"Bfh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $5r[YdnY<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :-.R*W  
最后来说说怎么处理break和continue 'Fo*h6=  
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。 <i^Bq=E<rJ  
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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