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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UDJ{ iZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w]4=uL6  
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, DNARe!pK  
Kt(Z&@  
:UjF<V  
^)r^k8y'  
  class filler On[:]#  
  { ~Rs_ep'+Q2  
public : rf2+~B{$,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y7K&@ Y  
} ; hAPWEh^  
8\z5*IPGs  
K$S:V=y%r7  
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: 8Ol#-2>k$  
SF$]{ X  
- P;_j,~U  
NWuJ&+gcO5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J&64tQl*  
iKy_DV;J  
'$5.{o`s*1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a ?LrSk`  
byj}36LN62  
JGP<'6"L$  
NVEjUt/  
二. 战前分析 '=|2, H]  
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。 =B}a +0u!  
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 #WBlEVx;Z  
2OXcP!\Y  
@a AR99M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'A0.(a5  
  /* --------------------------------------------- */ 41c]o<!=)j  
vector < int *> vp( 10 ); Dc,h( 2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6mP s;I  
/* --------------------------------------------- */ P@ gVzx)M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a[<'%S#3x  
/* --------------------------------------------- */ XIM!]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5XSr K  
  /* --------------------------------------------- */ L*k[Vc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zEG6T*  
/* --------------------------------------------- */ ]0`*gKA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R{s&6  
Y\7>>?  
9:|z^r  
AlW0GK=N-p  
看了之后,我们可以思考一些问题: m/,.3v  
1._1, _2是什么? @ ;%+Ms  
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。 QXXB>gOY5  
2._1 = 1是在做什么? s}MD;V&0  
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。 1Sk=;Bic  
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。 l(-We.:(  
C- Aiv@@<=  
:]EAlaB4Q  
三. 动工 ].W)eMC*c(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: up[9L|  
z 6~cm6j  
.}.?b  
e):jQite   
template < typename T > m `"^d #  
class assignment ZLsfF =/G  
  {  %2 A-u  
T value; M2K{{pGJ[&  
public : E5a1 7ra  
assignment( const T & v) : value(v) {} `6`p~  
template < typename T2 > i/ED_<_ Vg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~r<@`[-L  
} ; @Q!Jzw#B  
8(yZX4OH>  
=o N(1k^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tDWW 4H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kq;1Ax0 {  
P}So>P~2  
|Ai/q6u  
(0L7Ivg<  
  class holder 3NI3b-7  
  { pkW }\r  
public : NSQ}:m  
template < typename T > \Wdl1 =`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iD*%' #u  
  { 7Hghn"ol  
  return assignment < T > (t); "gm[q."n<  
} C,*3a`/2M^  
} ; HGuU6@~hu  
(HNxo{t  
?hqHTH:PU  
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: Ttr)e:  
nz{ ;]U1  
  static holder _1; T:v.]0l~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "I[a]T}/  
^$8@B]*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bsfYz  
而不用手动写一个函数对象。 G.2\Sw  
B,Pbm|U1  
U GA_^?4  
`pMI @"m  
四. 问题分析 4?+K:e #F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a`c#- je  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4LG[i}u.N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 26SXuFJ@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j@N z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CSKOtqKQ)  
C`G+b{o  
五. 问题1:一致性 L]wWJL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9((BOq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~ m/nV81  
Xk9mJ]31LC  
struct holder A -C.Bi;/  
  { wM$N#K@  
  // `ChS$p"A  
  template < typename T > mf~Joluc J  
T &   operator ()( const T & r) const noSkKqP  
  { _&(\>{pm  
  return (T & )r; xwuGJ   
} -cgLEl1J  
} ; #7 )&`  
6MCLm.L  
这样的话assignment也必须相应改动: /{)}y  
0bG[pp$[  
template < typename Left, typename Right > UB5CvM28  
class assignment NCrNlH IF  
  { Cz1Q@<)  
Left l; BiFU3FlTf  
Right r; (/mR p  
public : m:6^yfS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1X8P v*,  
template < typename T2 > 4*AkUkP:T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NO)Hi)$X6Y  
} ; ]=gNA  
tTjadnX  
同时,holder的operator=也需要改动: fwF&V^Dy  
\ltbiDP2  
template < typename T > -yP|CZM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Q+E""  
  { ;;4>vF#*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m|') A  
} O/XG}G.x|  
d4ga6N3'  
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。 9"W3t]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yvi.l6JL  
"[wkjNf%  
return l(rhs) = r; {[|je ]3v  
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。 g~7x+cu0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Arr(rM  
?|i C-7{8L  
template < typename Tp > qjBF]3%t%  
class constant_t ?l> <?i  
  { MG}rvzn@  
  const Tp t; V=i/cI\  
public : D`Cy]j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GhJ<L3  
template < typename T > 1"\^@qRv#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !:]/MpQ ?  
  { {4F=].!  
  return t; QZh#&Qf;  
} <)68ol~<  
} ; .](~dVp%~  
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  
7Dt* ++:  
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)); kC_Kb&Q0  
} 7&hhKEA  
wbpz,  
同时也要修改assignment的operator() W>_K+: t  
_:1s7EC  
template < typename T2 > tLE7s_^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,q K'!  
现在代码看起来就很一致了。 On~w`  
c{"qrwLA  
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  
EXbaijHQG  
template < typename T > !hugn6  
struct result_1 f-BPT2U+  
  { O}-+o1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; shZEE2Dr  
} ; "$I8EW/1  
FyhLMW3  
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: :!QT ,  
5M&<tj/[a0  
template < typename T > 6no&2a|D  
struct   ref  ~LF/wx>  
  { HkQ rij6  
typedef T & reference; K'c[r0Ew  
} ; V r7L9%/wg  
template < typename T > oFi_ op  
struct   ref < T &> D~zk2  
  { M:*)l(  
typedef T & reference; u.@B-Pf[Eo  
} ; x+bC\,q  
gSk0#Jt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~f6 Q  
O +u? Y  
template < typename T > [gIvB<Uv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <{cf'"O7)  
  { c6Z"6-}$  
  return l(t) = r(t); xUF5  
} ZA7b;{o [  
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。 W_L;^5Y;m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "rnVPHnQR  
W|L#Q/ RX  
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 r'<!wp@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,UNnz&H+f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NtG^t}V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `D?  &)Y  
最后的布局是: #G]g  
                Add O %1uBc  
              /   \ 2dCD.9s9~  
            Divide   5 EX/{W$ &K  
            /   \ sZ> 0*S  
          _1     3 3z0 %uY[e  
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。 blKF78  
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。 ]64pb;w"$D  
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: =eQ'^3a  
HE:]zH  
template < typename Right > cKB1o0JsYJ  
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  
} f2 ?01PM,Q  
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-%9k)KH  
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。 wW, n~W  
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。 W.c>("gC  
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。 48)D%867.;  
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? H}cq|hodn  
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: 'd]t@[#  
.wPI%5D  
template < class Action > bl-D{)X  
class picker : public Action GE*%I1?]  
  { EvptGM  
public : : j`4nXm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X`A+/{ H  
  // all the operator overloaded @2~;)*  
} ; 0D/7X9xg9+  
L5 wR4Ue)  
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。 P@0J!  
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: GK[9Cm"v  
pHKc9VC  
template < typename Right > hm0MO,i"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~{ucr#]C  
  { n^Q-K}!T/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WJ/X`?k  
} !8|?0>3)  
K?Jo"oy7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `(xzCRX  
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。 t;}`~B  
Uka(Vr:  
template < typename T >   struct picker_maker "}2I0tM  
  { SNC)cq+{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jo\karpb  
} ; 8(]q/g"O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q[9W{l+  
  { y?UB?2 VN  
typedef picker < T > result; RBpv40n0  
} ; k54b@U52 h  
pp+z5  
下面总的结构就有了: }J6 y NoXu  
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。 $mxl&Qr>Q;  
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。 ]] T,;|B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _FCg5F2U  
至此链式操作完美实现。 2>g!+p Ox  
MaZVGrcC  
d wku6lCk  
七. 问题3 kBtzJ#j 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。 Q"K`~QF"  
IeAi'  
template < typename T1, typename T2 > C3KAQ U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l4 YTR4D  
  { y>c Yw!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qx8O&C?Ti  
} H-3*},9  
l)f 2T@bHl  
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: bZ}T;!U?I  
jxZ_-1  
template < typename T1, typename T2 > h#Z~x  
struct result_2 cvC 7#i[G  
  { zd=N.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x,c\q$8yH  
} ; _opB,,G  
2BO"mc<#$  
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? ,L; y>::1  
这个差事就留给了holder自己。 nnTiu,2R  
    7>3+]njw  
s14 ot80)  
template < int Order > 5}2148  
class holder; J I E0O`  
template <> u17 9!  
class holder < 1 > nq\~`vH|Gd  
  { xu@+b~C\  
public : vBV_aB1{  
template < typename T > MC1&X'  
  struct result_1 >gDKkeLD  
  { j2oU1' b  
  typedef T & result; @&GY5<&b  
} ; #e[igxwi  
template < typename T1, typename T2 > 91UC>]}H  
  struct result_2 e"ClG/M_XS  
  { j07b!j:"\}  
  typedef T1 & result; } a!HbH  
} ; ->W rBO  
template < typename T > [f?x ,W~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0y%s\,PsT  
  { S~B{G T\M  
  return (T & )r; P}vk5o'  
} Ki(0s  
template < typename T1, typename T2 > IO"q4(&;P4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yY!@FGsA  
  { o4,9jk$  
  return (T1 & )r1; ^2nH6,LPS  
} %-an\.a.  
} ; q*}$1 zb  
B-wF1! Jv  
template <> HBZtg  
class holder < 2 > Q 822 #  
  { 4{%-r[C9k  
public : #KDN  
template < typename T > tdNAR|  
  struct result_1 Vg7BK%  
  { {*X|)nr  
  typedef T & result; < fYcON  
} ; !3\( d{  
template < typename T1, typename T2 > q)N^  
  struct result_2 vAtR\ Vh  
  { Er|j\(jM  
  typedef T2 & result; >iI_bcqF  
} ; eY_BECJ+OO  
template < typename T >  /EwNMU*6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #yOeL3|b'  
  { Ll`nO;h  
  return (T & )r; \F<C$cys\  
} Wv30;7~  
template < typename T1, typename T2 > P%ZU+ET  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =_[Ich,}  
  { `&J=3x  
  return (T2 & )r2; r|3<UR%  
} 3u'@anre  
} ; F 7X ] h  
BLb'7`t  
Ju_(,M-Vgr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?$=Ml$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MpJ]1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "F?p Y@4  
C <H$}f  
return l(i, j) = r(i, j); :!fU+2$`^(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W\O.[7JP  
*7C l1o  
  return ( int & )i; 6G:7r [  
  return ( int & )j; ;JX2ebx  
最后执行i = j; P?zL`czWd  
可见,参数被正确的选择了。 VW:Voc  
>| hqt8lY  
Agwl2AM5k  
Rc}#4pM8  
3# idXc  
八. 中期总结 G$jw#a[L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oSH]TL2@Cd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T8Ye+eP}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q]v{o8:U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2 '8I/>-  
87hU#nVYh  
Xliw(B'\a4  
2`V(w[zTr  
1Ch0O__2L  
6t4{aa!L|9  
九. 简化 aK8X,1g%)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 '3B7F5uLx"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Lp{/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: on f7V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]"i^ VVw  
  +-*/&|^等 #3YYE5cB  
2. 返回引用。 ]gVW&3ZW  
  =,各种复合赋值等 i7`/"5I  
3. 返回固定类型。 z"Wyf6H0T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZU5;w  
4. 原样返回。 8[IR;gZf  
  operator, gO bP  
5. 返回解引用的类型。 xsg55`  
  operator*(单目) kj`h{Wc[)  
6. 返回地址。 T>m|C}yy  
  operator&(单目) 1fV\84m^  
7. 下表访问返回类型。 -\g@s@5  
  operator[] {QIdeB[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D}?JX5.  
  operator<<和operator>> wArzMt}[  
'^BTa6W}m  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _j]vR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _+qtH< F/  
Oma G|2u  
template < typename Left > 4x" je  
struct value_return J!iK W  
  {  bRx}ih  
template < typename T > }SGb`l  
  struct result_1 lv& y<d;  
  { B{NGrC`5)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 78E<_UgcB  
} ; }nWW`:t kx  
?8$h%Ov-  
template < typename T1, typename T2 > O_Z   
  struct result_2 n ZzGak  
  { =]0AZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u@kr;^m  
} ; l8d }g  
} ; xOc&n0}%  
M1XzA `*  
A )xfO-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *"j3x} U<  
BtKbX)R$J  
下面我们来剥离functor中的operator() _8OSDW*D5t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p;LF-R  
}z_7?dn/  
return l(t) op r(t) nPjN\Es6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &=l aZxe  
return op l(t) g y1i%  
return op l(t1, t2) ljjnqQ%  
return l(t) op incUa;  
return l(t1, t2) op CDWchY  
return l(t)[r(t)] 3mXRLx=0>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oY7 eVuz  
E=l^&[dIl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eed!SmP  
单目: return f(l(t), r(t)); G":u::hR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `MXGEJF  
双目: return f(l(t)); <_-8)abK  
return f(l(t1, t2)); IHj9n>c)[  
下面就是f的实现,以operator/为例 r~T3Ieb  
CI@qT}Y_  
struct meta_divide ?., 2EC=+  
  { w(nQ:;oC  
template < typename T1, typename T2 > Y!AQ7F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Yx<wYzD  
  { m/NXifi8l  
  return t1 / t2; {iVmae  
} xu* dPG)v  
} ; PA>su)N$  
1'9YY")#  
这个工作可以让宏来做: 4z!(!J )  
q@Sj$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yx/.4DW1Ua  
template < typename T1, typename T2 > \ 2R`}}4<Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s%t =*+L\  
以后可以直接用 *gN)a%9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t`vIcCXqyl  
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 \m1jV>q  
(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。。。) d# q8-  
&BQ%df<y\  
LArfX,x3i  
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 Vc| uQ8Mi  
|&H(skF_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z|i2M8  
class unary_op : public Rettype XB\n4 |4  
  { .l~g`._  
    Left l; /SQ1i}%  
public : uzWz+atH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G>0 hi1  
[USE&_RN  
template < typename T > u YJL^I8M'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7gwJiK  
      { oHkjMqju  
      return FuncType::execute(l(t)); qn~:B7f  
    } = j S  
!gFUC<4bu  
    template < typename T1, typename T2 > kIYV%O   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &p:GB_  
      { N!^5<2z@eT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kS$m$ D  
    } a1# 'uS9W  
} ; ;U$EM+9  
Ems0"e  
2~2j?\AEd.  
同样还可以申明一个binary_op FK.Qj P:  
P};GcV-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uM('R;<^  
class binary_op : public Rettype ?FwjbG<  
  { Af7&;8pM  
    Left l; HU+zzTgI  
Right r; =CjN=FM  
public : nwPU{4#l<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UvM_~qo  
dLy-J1h\  
template < typename T > 9>HCt*|_8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IRl(H_.  
      { \t@4)+s/)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #[ch?K  
    } { aq}Q|?/  
gVI2{\a  
    template < typename T1, typename T2 > xl;0&/7e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q!"W)tD  
      { ,7|Wf %X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]<?7Cp P  
    } WHvU|rJ  
} ; p) ea1j>N  
1rQKHC:|  
S K7b]J>  
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 w00Ba^W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *q |3QHZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k?'<f  
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。 B[nkE+s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \]+57^8r  
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。。。 N(BCe\FV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `<^1Ik[g  
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) 3WQ"3^G  
下面是修改过的unary_op 2rJeON  
bjYaJtn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #Do#e {=+  
class unary_op 2OQDG7#Kc  
  { B!zqvShF  
Left l; cJ!C=J  
  CxRh MhvP  
public : Y;6%pm$  
7O.{g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dw]wQ\4B  
l9X\\uG&  
template < typename T > lc2RMu  
  struct result_1 FkJX)  
  { 1xE*quhrh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8'6$t@oT9w  
} ; Jh)K0>R  
cPm-)/E)i  
template < typename T1, typename T2 > S|?Ht61k  
  struct result_2 &b7i> ()  
  { +Jv*u8T'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C ^hCT  
} ; DRw;.it2  
Oe[qfsdW  
template < typename T1, typename T2 > jJDY l([  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s55t>t,g6  
  { @"E{gM@B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >hbT'Or@  
} ^HasT4M+x  
Ee?+IZ H7|  
template < typename T > 'fkaeFzOl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ie%_-  
  { Jf{ M[ z  
  return OpClass::execute(lt(t)); @*rED6zH  
} b[_${in:  
5};$>47m  
} ; .A2u7*h&  
\<R.F  
3@7<e~f  
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 ~8 w(M  
好啦,现在才真正完美了。 M?fRiOj  
现在在picker里面就可以这么添加了: /K@{(=n  
+\O[)\  
template < typename Right > Udh!%QP%[w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bhb*,iWA  
  { AZTn!hrU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _p`@/[(|  
} s"solPw  
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。 bG6<=^  
+ $x;FT&  
w>W`8P_b@  
T|&2!Sh  
^sjL@.'m$N  
十. bind L!]~ J?)  
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。 pt!Q%rXm  
先来分析一下一段例子 3]9twfF 'J  
Jqt&TqX@s  
>`@yh-'r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fx783  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k-LT'>CWl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M"t=0[0DM:  
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。 yU@~UCmja  
我们来写个简单的。 ?$T39U^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 96.z\[0VZ  
对于函数对象类的版本: qJ|n73yn  
i;Y@>-[e<  
template < typename Func > j_r7oARL  
struct functor_trait 7q] @Jx9  
  { k9^Vw+$m  
typedef typename Func::result_type result_type; #Rkldv'  
} ; ) -C9W7?I  
对于无参数函数的版本: MK<VjpP0(  
T"GuE[?a  
template < typename Ret > /@.c 59r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > weOzs]uc  
  { &z\]A,=T c  
typedef Ret result_type; ;|hEXd?b  
} ; B !(t<W8cu  
对于单参数函数的版本: ffQ%GV_  
BU="BB/[  
template < typename Ret, typename V1 >  yq ?_#r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _0rHxh7}q  
  { $VrKoL\ScA  
typedef Ret result_type; P9p{j1*;  
} ; g1uqsqYt  
对于双参数函数的版本: '1}rQqZ  
; YaR|)B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }bv0~}G4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7 \ <4LX  
  { ~Lc>~!!t  
typedef Ret result_type; wnE c   
} ; $<UX/a\sH  
等等。。。 0)8QOTeT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ItTIU  
J L9d&7-  
template < typename Func > lbES9o5  
struct func_return O^ ]I>A#d  
  { X'&$wQ6,K  
template < typename T > TgaDzF,j{A  
  struct result_1 / -=(51}E  
  { jz[|rwAp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lK^Q#td:`  
} ; : {9|/a  
a.5s5g)8  
template < typename T1, typename T2 > T2wn!N?r  
  struct result_2  afEp4(X~  
  { W7a s =+;X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fJ Ch  
} ; G5Ci"0  
} ; k"SmbFn%N0  
bH41#B  
oPNYCE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y0qE::/H$  
vtFA#})~  
template < typename Func, typename aPicker > oT5xe[{yj  
class binder_1 Ssu{Lj  
  { TKc&yAK  
Func fn; r2T?LO0N{  
aPicker pk; LoG@(g&)  
public : Yi[dS`,d  
t.pg;#  
template < typename T > Uc0AsUu}?  
  struct result_1 Q:~w;I  
  { @2_s;!K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +k"dN^K]D  
} ; Et'C4od s  
wN)R !6  
template < typename T1, typename T2 > |4Ix2GD  
  struct result_2 04;y%~,}U/  
  { S'-<p<;D\B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lkg-l<c\J  
} ; F!>K8q  
1A- 8,)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YeJ95\jf  
g]xZ^M+  
template < typename T > x=B+FIJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ke>\.|HT}  
  { 1TQ $(bI  
  return fn(pk(t)); Kc udWW]  
} 4Sg!NPuu7&  
template < typename T1, typename T2 > cM4?G gn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \|>eG u  
  { ^qbX9.\  
  return fn(pk(t1, t2)); savz>E &  
} :,q3?l6  
} ; Q]xW}5 /  
QBsDO].J<  
w#mnGD  
一目了然不是么? `^J~^Z7Y-  
最后实现bind z%/ww7H  
0h shHv-  
l*Y~h3  
template < typename Func, typename aPicker > H[N&Wiq/|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ql*/{#$  
  { 0v7;Z xD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w78Ius,  
} ?XOeMI  
Z `\7B e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P)ZSxU  
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。 9_>4~!x`  
8v^i%Gg  
十一. phoenix @I"Aet'XV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ok`U*j  
Mz++SPG7  
for_each(v.begin(), v.end(), $g$`fR)  
( 8e\v5K9  
do_ UdI>x 4bI  
[ w|nVK9.  
  cout << _1 <<   " , " X3m?zQbhv  
] d}o1 j  
.while_( -- _1), &yA<R::o  
cout << var( " \n " ) g?$9~/h :;  
) Lv^j l  
); !F<?he<U  
8&UuwZ6i-  
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: GC\/B0!  
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 kN$70N7I;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F>b6fUtR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `2fuV]FW  
twu6z5<!-=  
-mkync3  
template < typename Cond, typename Actor > Np-D:G  
class do_while wwAT@=X*}  
  { ;&!dD6N  
Cond cd; .-|O"H$  
Actor act; XP`kf]9  
public : Ur-^X(nL  
template < typename T > l46F3C|  
  struct result_1 eLYFd,?9  
  { >gSerDH8\  
  typedef int result_type; P&tK}Se^V  
} ; O+8`.  
y%,BDyK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1%@~J\qF  
Zb }PP;O  
template < typename T > 0&\Aw'21  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "XY?v8*c  
  { +n,BD C;  
  do w?tKL0c  
    { o/zCXZnw#  
  act(t); X2uX+}h*tA  
  } [dJ\|=  
  while (cd(t)); EC~t 'v  
  return   0 ; ;9PM?Iy[  
} vRq xZN  
} ; DsX>xzM  
ZH(.| NaH  
1;P\mff3Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eI}VHBAz  
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。 HIq1/)  
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。 ]2(c$R  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eFio,  
下面就是产生这个functor的类: 4PWr;&  
-"zu"H~t4  
8[C6LG  
template < typename Actor > `g1Oon_  
class do_while_actor wF uh6!J  
  { I5L7BTe  
Actor act; Vi#im`@  
public : >>$|,Q-.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [tzSr=,Cg  
 {K9E% ,w  
template < typename Cond > c Vn+~m_%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V)2_T!e%*  
} ; =b7&(x  
dNQSbp  
vy@Lu cB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pD#"8h  
最后,是那个do_ doc  
XX-T",  
q&E5[/VK:  
class do_while_invoker fqb$_>3Ol  
  { C.E> )  
public : A7C+&I!L  
template < typename Actor > Fw9``{4w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nEm7&Gb  
  { 3@] a#>  
  return do_while_actor < Actor > (act); \=7=>x_  
} 1[l>D1F?  
} do_; IBkH+j  
HzV+g/8>A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y.:-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $-]setdY  
最后来说说怎么处理break和continue ^,K.)s  
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。 8uxFXQ  
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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