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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2icQ (H;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M lR~`B}m  
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, x'I!f? / &  
</`\3t  
?}4,s7PR  
ebQgk Y=  
  class filler :1>?:3,`  
  { @ gWd  
public : ngl +`|u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p|ink):  
} ; Pa{  
f(Of+>   
' 1gfXC  
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: N8dxgh!,  
?l^Xauk4Pj  
" L`)^  
Jq'8"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _o$jk8jOjW  
~! -JN}H m  
~ $g:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BA]$Fi.Mw  
,dCEy+  
bT^dtEr[  
S*V}1</L  
二. 战前分析 Xi98:0<=  
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。 l\*9rs:!  
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 @5S'5)4pB  
Q7$o&N{  
SscB&{f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /D3{EjUE=  
  /* --------------------------------------------- */ zTw"5N  
vector < int *> vp( 10 ); _y^r==  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5o dT\>Sn  
/* --------------------------------------------- */ 2H)4}5H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7PX`kI  
/* --------------------------------------------- */ , ,{UGe 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1 &9|~">{C  
  /* --------------------------------------------- */ @a?7D;+<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5dj@N3ZX7;  
/* --------------------------------------------- */ -{xk&EB^$5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9_?xAJ  
"+ou!YK+  
<ukBAux,D  
>Q\Kc=Q|  
看了之后,我们可以思考一些问题: {7OHEArv  
1._1, _2是什么? Y"GNJtsL"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 n|~y >w4  
2._1 = 1是在做什么? :-46"bP.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 67II9\/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 + O.-o/  
2M-[x"\1/  
P9 <U+\z  
三. 动工 &3[oM)-V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^es]jng`  
eyCZ[SC  
|1~n<=`Z  
"tzu.V-  
template < typename T > fORkH^Y(&  
class assignment 6QX m] <  
  { /uwi$~Ed  
T value; Q!e560@  
public : 5 8bW  
assignment( const T & v) : value(v) {} :}lqu24K  
template < typename T2 > D0r viO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 147QB+cE  
} ; R-13DVK  
iAwEnQ3h  
^a4z*#IOr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x;n3 Zr;(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F)LbH& Kn  
5`QcPDp{z  
t;e&[eg  
M6)  G_-  
  class holder faDSyBLo  
  { L (Y1ey9x  
public : ai{>rO3 }I  
template < typename T > l#'V SFm&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const to'7o8Z  
  { #Vq9 =Q2  
  return assignment < T > (t); :aesG7=O  
} E#B-JLMGl  
} ; ?l0eU@rwQ  
E7:xPNU  
Iux3f+H  
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: @Jzk2,rI  
K3yQ0k |  
  static holder _1; *; o%*:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6p9fq3~7Y  
HEF e?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L8VOiK=,  
而不用手动写一个函数对象。 ;o_F<68QP  
!(GyOAb  
P!eo#b^S  
54+(o6E<  
四. 问题分析 *GT=U(d  
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。 8h=t%zMSb  
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。 f!9i6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b2m={q(s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zse&{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4l$OO;B  
|kYlh5/c d  
五. 问题1:一致性 ] G&*HMtp  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %71i&T F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )kpEcMlR  
N~v6K}`}  
struct holder wVBK Vb9N  
  { i(}Pr A  
  // d1<";b2Jt^  
  template < typename T > -50DGA,K6  
T &   operator ()( const T & r) const ;CYoc4e  
  { _fHC+lwN  
  return (T & )r; 2{-29bq  
} bdg6B7%Q  
} ; ^#9385  
zBF~:Uc`B  
这样的话assignment也必须相应改动: u_(~zs.N]  
;tjOEmIiU  
template < typename Left, typename Right > "o5]:]h)  
class assignment [jMN*p?  
  { cb}"giXQTB  
Left l; (Xd8'-G$m  
Right r; t#k]K]  
public : z*\_+u~u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7o E0;'  
template < typename T2 > 2}hJe+#v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A3jxjQ  
} ; Pe`(9&iT.  
D)d]o&  
同时,holder的operator=也需要改动: sh<Q2X  
IPQRdBQ  
template < typename T > a>wCBkD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ep7MU&O0iK  
  { Npp YUY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ov6xa*'a  
} sy: xA w  
S,#1^S  
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。 E9:@H;Gc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dljE.peL  
xye-Z\-t  
return l(rhs) = r; d>QFmsh-  
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。 HBlk~eZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 50,'z?-_  
!nvwRQ  
template < typename Tp > L5&M@YTH  
class constant_t 1- 2hh)  
  { n(: <pz  
  const Tp t; mUYRioNj  
public : ZT0\V ]!B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HI.*xkBXl&  
template < typename T > u#0snw~)/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]}2)U  
  { w0Qtr>"  
  return t; ,;k+n)  
} O'<V[Y} 6  
} ; O)'CU1vMb  
)(iv#;ByL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g`XngRb|j  
下面就可以修改holder的operator=了 W }N UU  
{{G)Ry*pb  
template < typename T > H>~CL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d:=' Xs  
  { t R^f]+Up  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LrB 0x>  
} x~5uc$  
'7iz5wC#  
同时也要修改assignment的operator() ~Amq1KU*Z  
BoD{fg  
template < typename T2 > 2HX/@ERhmu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0SQ!lr  
现在代码看起来就很一致了。 ~ao:9 ynY  
!~ox;I}S  
六. 问题2:链式操作 >3 o4 U2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6(n0{A  
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。 cgnNO&  
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。 6u[fCGi%  
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。 3I6ocj [,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }vndt*F   
(b&g4$!x&5  
template < typename T > =sJ?]U  
struct result_1 R\j~X@vI  
  { M0V<Ay\%O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t{md&k4  
} ; TW|K.t@5#H  
^Q/*on;A,/  
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: [+ud7l  
I2 [U#4n  
template < typename T > (s};MdXIz  
struct   ref I"Oq< _  
  { o Pe|Gfv\G  
typedef T & reference; X/5m}-6d]  
} ; `#""JTA"  
template < typename T > [doEArwn  
struct   ref < T &> s68(jYC7[  
  { 2]!@)fio`  
typedef T & reference; "{q#)N  
} ; !_fDL6a-  
WAu>p3   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jf YgZ\#  
Kz HYh  
template < typename T > \8vP"Kr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a4Q@sn;]  
  { }(EH5jZ'  
  return l(t) = r(t); !fOPYgAGKn  
} epy2}TI  
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。 zsL@0]e&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9+ 'i(q z  
rXx#<7`  
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 ,\4]uZ<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6VW *8~~Xy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZW4f "  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XKp&GE@Y  
最后的布局是: 8^7Oc,:~  
                Add I)rnF  
              /   \ qng ~,m  
            Divide   5 a5*r1,  
            /   \ ImXYI7PL  
          _1     3 \&"C  
似乎一切都解决了?不。 \xYVnjG,  
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。 4Aj~mA  
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。 ^<I(  
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: k^5Lv#Z  
+nYFLe  
template < typename Right > <PLAAh8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `v*HH}aDO  
Right & rt) const b3A0o*  
  { 0|&@)`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "\4W])30  
} mixsJ}e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E&U_1D9=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。 3H2~?CaJ  
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。 ,i:?c  
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。 nFnM9 pdMK  
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。 Xa[k=qFo  
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? {npm9w<;  
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: sz9W}&(j  
$*q|}Tvl#  
template < class Action > Tmzbh 9  
class picker : public Action IuwE&#  
  { 5(>=};r+  
public : ">}6i9o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s9Hxiw@D  
  // all the operator overloaded -^_2{i  
} ; /7}pReUj  
fyQOF ItM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (b25g!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: sN41Bz$q.  
m8sd2&4  
template < typename Right > .}==p&(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f-%M~:  
  { \jfK']P/H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (/:m*x*6  
} @KQ>DBWQM  
EI_-5TtRD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >wW{ $  
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。 mnm ZO}   
] Lv3XMa  
template < typename T >   struct picker_maker )eZK/>L&  
  { ocGrB)7eD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8$IKQNS  
} ; o=rR^Z$G   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OZ&/&?!XE  
  { J(]|)?x2  
typedef picker < T > result; <>HtXn/  
} ; 9c@M(U@Yh  
w;'XqpP$*|  
下面总的结构就有了: K_YrdA)6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9$)&b\D  
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。 g,,wG k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?fxM 1<8  
至此链式操作完美实现。 g89@>?Mn  
#pvq9fss,}  
[F6 )Z[uG  
七. 问题3 Y`g oV  
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。 :\^b6"}8  
SkjG}  
template < typename T1, typename T2 > 2uj .*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HE&)N clY  
  { 5r5on#O&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P@v"aa\@2)  
} 5wue2/gl  
Fb{N>*l.  
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: $1.-m{Bd  
<^YvgQ,m  
template < typename T1, typename T2 > Yq ]sPE92  
struct result_2 D;en!.[Z  
  { m.D8@[y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aE~T!h  
} ; FX!KX/OE)  
~.T|n =  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !)bZ.1o  
这个差事就留给了holder自己。  ZiPeP  
    #Z1%XCt  
z|pt)Xl  
template < int Order > mG~k f]Y  
class holder; NjIPHM$g  
template <> =Kj{wA O  
class holder < 1 > URb8[~dR:  
  { _=HaE&  
public : B_[efM<R$  
template < typename T > (OiV IH  
  struct result_1 h$8h@2%  
  { v]EMJm6d|  
  typedef T & result; C3'xU`=7  
} ; t oGiG|L  
template < typename T1, typename T2 > /9br&s$B  
  struct result_2 Jl_W6gY"Z  
  { Z5t^D|  
  typedef T1 & result; r^5%0_F]  
} ; |%|03}Q  
template < typename T > k2 Ju*W&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )K[\j?   
  { iqlb,8  
  return (T & )r; s4fO4.bnm  
} RJD{l+  
template < typename T1, typename T2 > nP%U<$,+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r;{$x  
  { rt^~ I \V  
  return (T1 & )r1; BL&AZv/T  
} ]W;6gmV  
} ; YYpC!)  
sJLOz>  
template <> u\ _yjv#  
class holder < 2 > e|oMbTZ5m  
  { {D[6=\ F  
public : ]@ruizb8  
template < typename T > W5Jw^,iPd  
  struct result_1 #1-WiweO  
  { K 4GuOl  
  typedef T & result; o8X_uKEI  
} ; ht>%O7  
template < typename T1, typename T2 > '> ib K|  
  struct result_2 y'm!h?8  
  { p6%Vf  
  typedef T2 & result; O14QlIk  
} ; Z"VP<-  
template < typename T > U~D~C~\2;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0B(s+#s  
  { h/n(  
  return (T & )r; fG1iq<~  
} # >k|^*\  
template < typename T1, typename T2 > qb[hKp5K6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IL|Q-e}Ol  
  { Lf(( zk:pt  
  return (T2 & )r2; 3RaW\cWzg  
} _^W;J/He  
} ; ;qaPK2 a8  
:(]fC~G~  
p q`uB  
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> >。 ,NQ!d4 ~D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: > -OOU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6FzB-],  
nG<oae6z"  
return l(i, j) = r(i, j); Oa/zE H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kqCsEtm]  
A'#d:lOA  
  return ( int & )i; -gvfz&Lz  
  return ( int & )j; ?# w} S%  
最后执行i = j; {.2\}7.c  
可见,参数被正确的选择了。  2yJ{B   
2VRGTx  
R%KF/1;/  
b*Y Wd3  
di/Q Jrw  
八. 中期总结 & jqylX  
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: PcC@}3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R ABw( 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。 Tc(=J7*r&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Dizz ?O  
nh4G;qdU  
JwbZ`Z*w  
!p+54w\ 2  
4 -.W~C'Q  
WGz)-IB!PE  
九. 简化 k&ooV4#f6  
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。 +51heuu[o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )'~Jsg-  
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: y.A3hV%6b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 41<~_+-@  
  +-*/&|^等 ~)f^y!PMQ  
2. 返回引用。 ./ {79  
  =,各种复合赋值等 Kn:Ml4[;  
3. 返回固定类型。 GqHW.s5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J'Pyn  
4. 原样返回。 vS\2zwb}  
  operator, o#p%IGG`  
5. 返回解引用的类型。 <-k!  
  operator*(单目) C7S\4rDJ  
6. 返回地址。 ,40OCd!  
  operator&(单目) ],SQD3~9  
7. 下表访问返回类型。 3tZIL  
  operator[] CFh9@Nx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jh oA6I  
  operator<<和operator>> fz^j3'!\  
$Wj= V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _f0AV;S:vd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: / :F^*]  
M/6Z,oOU  
template < typename Left > '{AB{)1  
struct value_return ~uc7R/3ss  
  { qA GjR!=^  
template < typename T > w*6b%h%ww  
  struct result_1 74M9z  
  { l$/pp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ztsbV}  
} ; d#v@NuO6 h  
CIIjZ)T  
template < typename T1, typename T2 > T`!R ki%~  
  struct result_2 VVDN3  
  { cuN]}=D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tQ{/9bN?P  
} ; m}'_Poc  
} ; '|4+< #  
;Xt <\^e  
% [$HX'Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7,SQz6]  
gNEcE9y 2  
下面我们来剥离functor中的operator() {K.H09Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yus3GqPI  
a6LL]_&g  
return l(t) op r(t) n- 2X?<_Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >IIq_6Z#  
return op l(t) OL 0YjU@  
return op l(t1, t2) fF)Q;~_VA  
return l(t) op bKpy?5&>  
return l(t1, t2) op +b-ON@9]J`  
return l(t)[r(t)] AfA"QCyO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1@v <  
Z i6s0Uck  
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: {T-\BTh&Q  
单目: return f(l(t), r(t)); -US:a8`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zz*PAYl.  
双目: return f(l(t)); [8 Pt$5]^  
return f(l(t1, t2)); :dt[ #  
下面就是f的实现,以operator/为例 _<c"/B  
ARu_S B  
struct meta_divide s-IE}I?;  
  { B!/kC)bF:  
template < typename T1, typename T2 > =R=V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yq-~5ui  
  { #tR:W?!  
  return t1 / t2; 8Q Try%  
} ~3:VM_  
} ; D 5rH6*J  
i%9vZ  
这个工作可以让宏来做: m~&  
<'4Wne.z!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D;!sH?J@+  
template < typename T1, typename T2 > \ K(?V]Mxl6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q("m*eMRt  
以后可以直接用 uU 7 <8G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WPRk>j  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;JkIZ8!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) */e$S[5  
"0!h- bQN  
ATkd#k%S  
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 nG'Yo8I^5  
B!Wp=9)G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X)!XR/?  
class unary_op : public Rettype r^ Dm|^f#  
  { CC=I|/mBM  
    Left l; >\1twd{u]  
public : E,m|E]WP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -4x! #|]  
&`qYe)1Eo  
template < typename T > TAUl{??,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4+hNP'e  
      { g!~SHW)l  
      return FuncType::execute(l(t)); - jZAvb  
    } L~5f*LE$1  
MQP9^+f)O?  
    template < typename T1, typename T2 > / <(|4e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,?yjsJd.  
      { *B3f ry  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X}Q4;='C-  
    } US)i"l7:H*  
} ; us.[wp'Sh  
C[,h!  
@S3L%lOH  
同样还可以申明一个binary_op ) ' xyK  
*R+M#l9D`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ={xRNNUj_  
class binary_op : public Rettype (/uN+   
  { H}r]j\  
    Left l; h> bjG  
Right r; 2;sTSGDG  
public : %/3+:}@G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >c0leT  
d9JAt-6z2  
template < typename T > Y A,. C4=s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jP<6J(  
      { 8d*S9p,/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r#WqXh_uk  
    } l0G{{R 0Y  
qK$O /g,  
    template < typename T1, typename T2 > P.>fkO1\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8(n>99 VVK  
      { 'ij+MU 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,IhQ%)l  
    } cy@oAoBq  
} ; )$p36dWl  
3_@I E2dA  
>q;| dn9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 uB+#<F/c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GOxP{d?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OD}Uc+;K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2`Bb9&ut>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q.$/I+&j  
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。。。 P>q~ocq<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U>kaQ54/  
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) (A2ga):Pk  
下面是修改过的unary_op jk`U7 G*  
IsT}T}p,t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uhvy 2}w  
class unary_op YN)qMI_ `A  
  { >0SG]er@  
Left l; |34k;l]E  
  F lVG,Z  
public : M5*Ln-qt(a  
lFuW8G,-f@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k @fxs]Y_L  
)r"R  
template < typename T > Z<|x6%  
  struct result_1 B[mZQ&Gz`a  
  { <,O| fY%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +9LzDH  
} ; j(I(0Yyh  
%J6>Vc!ix=  
template < typename T1, typename T2 > EiD41N  
  struct result_2 0<uL0FOT  
  { KYkS ^v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rk %pA-P2  
} ; %l%ad-V  
ih("`//nP  
template < typename T1, typename T2 > ?ZTA3mV?+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i= ^6nwD&  
  { _ l)3pm6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L|{vkkBo  
} i*l =xW;bM  
R{H8@JLD  
template < typename T > "uZ^zV`"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <>5n;-  
  { k_1;YO BF  
  return OpClass::execute(lt(t)); BV<_1 WT}  
} Foj|1zJS_  
maSVqG  
} ; UH&1QV  
kb$Yc)+R4  
<bJ|WS|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "WY5Pzsi:  
好啦,现在才真正完美了。 V9KRA 1  
现在在picker里面就可以这么添加了: `<@ "WSn  
e2%mD.I  
template < typename Right > I7h v'3u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b$Ei>%'/";  
  { @@3 NSKA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $2]>{g  
} t0<RtIh9e  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >t9DI  
&n?RKcH}d  
Cw!tB1D  
"KCG']DF  
I=Y_EjZ D  
十. bind 7<:o4\q?m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |U'`Sc  
先来分析一下一段例子 U |eh  
AH#a+<;a  
v! DU ewz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y]!#$C /  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Lf.Ia *R:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {qSMJja!t  
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。 s{c|J#s  
我们来写个简单的。 %IIFLlD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f\hQ>MLzt  
对于函数对象类的版本: //3fgoly  
`"V}Wq ?I  
template < typename Func > -jNnx*  
struct functor_trait 1uyd+*/(xP  
  { _b)Ie`a.H  
typedef typename Func::result_type result_type; hBz>E 4mEv  
} ; .i;?8?  
对于无参数函数的版本: DgRn^gL{Q  
wKpD++k  
template < typename Ret > Ke[`zui@?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h0x'QiCc  
  { Jz0AYiCq  
typedef Ret result_type; :v45Ls4J  
} ; $WRRCB/A6  
对于单参数函数的版本: %b h: c5  
<Pf4[q&wM  
template < typename Ret, typename V1 > L*rCUv`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D\-DsT.H  
  { .f[z_% ar  
typedef Ret result_type; Gf!c  
} ; ?hrz@k|  
对于双参数函数的版本: }YiFiGf,  
_9=cxwi<w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !u:;Ew  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '19?  
  { 5|}u25J  
typedef Ret result_type; F *U.cJ%  
} ; 44k8IYC*o  
等等。。。 zt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jW^]N$>  
A*|\E:fo  
template < typename Func > |rgPHRX^Hn  
struct func_return #<V5sgq S  
  { M4 }))  
template < typename T > ~XXNzz ]?  
  struct result_1 8F$]@0v`%  
  { BNO+-ob-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q&:%/?)x  
} ; k5}Qx'/l  
LF{8hC[  
template < typename T1, typename T2 > "2tKh!?Q  
  struct result_2 Hkf]=kPy*  
  { y34<B)Wy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _Wp.s]D [  
} ; }:s.m8LC5n  
} ; tp"eXA0n  
<|E*aR|M  
s I0:<6W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #g2&x sU  
fCX8s(|F  
template < typename Func, typename aPicker > "d0D8B7HI@  
class binder_1 B oiS  
  { I,Jb_)H&t  
Func fn; wq8&2(|Fc  
aPicker pk; >I;.q|T  
public : }P\6}cK  
ZP0D)@8  
template < typename T > l&Y'5k_R  
  struct result_1 .E7"Lfs-  
  { L)9Z Op5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <<Z, 1{3F  
} ; Vkf{dHjW  
:N_DJ51  
template < typename T1, typename T2 > R$Qhu xT|  
  struct result_2 AW!A +?F6  
  { ?jvuTS2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6y^GMlsI  
} ; R`Hy0;X  
>4+KEK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^HE@ [b  
Jy('tfAHp  
template < typename T > =u.23#.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l<7SB5  
  { Zdfh*MHMg  
  return fn(pk(t)); );n/G  
} &zP> pQr`#  
template < typename T1, typename T2 > Tv 5J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i;29*"  
  { M[Nv>  
  return fn(pk(t1, t2)); &$l#0?Kc^  
} > +00[T  
} ; $>+g)  
N\rL ~4/  
=([4pG  
一目了然不是么? T{yJL<  
最后实现bind :l?mNm5  
8yH)9#>  
#5{BxX&\  
template < typename Func, typename aPicker > lXzm)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V\l@_%D[(v  
  { - leYR`P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sNP ;  
} Z a S29}  
K CH`=lX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f/iMI)J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 JZ&_1~Z=  
aeAx0yE[p  
十一. phoenix cL~YQJYp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^6LnB#C&  
!_B*Po  
for_each(v.begin(), v.end(), -*Th=B-  
( 9QL%q; #  
do_ Zs,6}m\  
[ WJ[>p ELT,  
  cout << _1 <<   " , " Bvh{|tP4  
] 1i'y0]f  
.while_( -- _1), 1uB$@a\  
cout << var( " \n " ) k,f/9e+#  
) kQQDaZ 8  
); uU^iY$w  
Xil;`8h  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Wcm8,?*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor g-]~+7LL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >mG64N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;K%/s IIke  
Q;A\M  
5O Y5b8  
template < typename Cond, typename Actor >  ts=:r  
class do_while 49c-`[d L  
  { ='m%Iq7X  
Cond cd; z0#2?o  
Actor act; 8F@Sy,D  
public : m7u`r(&  
template < typename T > 0z4M/WrNt  
  struct result_1 ItZYOt|Hn  
  { =;b3i1'U  
  typedef int result_type; 3JkdPh  
} ; c"pOi&  
Mw)6,O`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9cU9'r# h  
x{tlC}t  
template < typename T > dM P'Vnfj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GG +T-  
  { n${k^e-=  
  do r\Yh'cRW{  
    {  KLE)+|  
  act(t); \iP@|ay9  
  } c %Cbq0+2  
  while (cd(t)); HEIg_6sb  
  return   0 ; Xtz:^tg  
} ~id:Rh>o  
} ; g.vE%zKL  
%'Q2c'r  
uoeZb=<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n|XheG7:  
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。  (/,l0  
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。 xIC@$GP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h:r?:C>n  
下面就是产生这个functor的类: DuZZu  
%Ta"H3ZW  
x\f~Gtt7Y  
template < typename Actor > Gn_DIFa  
class do_while_actor (V]3w  
  { P)J-'2{  
Actor act; 't0M+_J  
public : fwV2b<[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _vDmiIn6K  
1EEcNtpub]  
template < typename Cond > NRx I?v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -)VjjKz]8  
} ; Lhe&  
{uoF5|O6K  
s.Ai _D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6$'*MpYF4  
最后,是那个do_ 5)eM0,:  
v$Hz)J.01  
<r$h =hM  
class do_while_invoker g=Vu'p 3u  
  { $Th)z}A}EA  
public : $T^q>v2u  
template < typename Actor > &ah%^Z4um  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oW 6Hufu+o  
  { t"q'"FX  
  return do_while_actor < Actor > (act); vc&+qI+I3  
} ?_Z -} f  
} do_; RLB"}&SF]  
dIlpo0; F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? | |awNSt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /#H P;>!n  
最后来说说怎么处理break和continue =\5WYC  
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。 G[yzi  
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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