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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K9BoIHo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5[1#d\QR  
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, KPT@I3P  
p]7Gj &a  
;4g_~fB  
#9Fe,  
  class filler OP-%t\sj>  
  { +.p$Yi`  
public : 6BPZ2EQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |B0.*te6  
} ; e>oE{_e  
lQ}e"#<  
_:tclBc8R  
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: c= -2c&=&  
=XT'D@q~W  
wu2AhMGmw  
h/CF^0m"!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $_.m<  
CCX!>k]  
a%wK[yVp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {]a 6o[}u  
R+s_uwS  
jJ' LM>e  
? 77ye  
二. 战前分析 @c8s<9I]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C~5-E{i  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \sy;ca)[6g  
M?UlC   
<IF\;,.c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kk^tQwj/QE  
  /* --------------------------------------------- */ jaoGm$o>"F  
vector < int *> vp( 10 ); mndUQN_Gb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); us.+nnd  
/* --------------------------------------------- */ N1V qK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q&rf&8iH  
/* --------------------------------------------- */ J)l]<##  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `P`n qn  
  /* --------------------------------------------- */ VH{SE7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y %k`  
/* --------------------------------------------- */ '(/ZJ88JP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,H3C\.%w\  
.2xp.i{  
SZ9xj^"g  
=f)S=0UF  
看了之后,我们可以思考一些问题: VesO/xG<  
1._1, _2是什么? o3;u*f0rWn  
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。 X-Sso9/q.  
2._1 = 1是在做什么? EO|r   
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。 ))n7.pB9/  
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(W|BD!  
mne^P SI:  
?-FSDNQ  
三. 动工 ]`D(/l'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |wf:|%  
zS:89y<  
lPS A  
t9&z|?Vz  
template < typename T > E(T6s^8  
class assignment xNNoB/DR  
  { uTRa]D_q  
T value; -5NP@  
public : 6'Sc=;;:  
assignment( const T & v) : value(v) {} Po[u6K2&  
template < typename T2 > tUmI#.v   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pGi "*oZD  
} ; u.gh04{5  
vf@d (g  
sz.(_{5!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 blZiz2F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (n-8p6x(  
IbpE@C  
{Izg1 N  
xG_ ;F  
  class holder {rWu`QT  
  { N0c+V["s  
public : `8F%bc54iw  
template < typename T > ZkYc9!anY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >GiM?*cC  
  { {uO8VL5+Qx  
  return assignment < T > (t); 9p!V?cH#8  
} n=RAE^[M  
} ; k=[!{I  
-[#Mx}%  
vd-`?/,||  
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: k@5,6s:  
I}Z[F,}*J  
  static holder _1; -A9 !Y{Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y#PbC  
,{c9Lv%@J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #VC^><)3  
而不用手动写一个函数对象。 (ju-r*0  
r0kA47  
J+&AtGq]u  
J p .wg  
四. 问题分析 CF^7 {g(y_  
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。 t8s1d  
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。 l)z15e5X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q8M&nf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nJ4h9`[>V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4j!MjlG$  
.i/]1X*;r^  
五. 问题1:一致性 (0W%Y Z!&  
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?| @yaBtZUp3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +[r%y,k  
tGzYO/Zp  
struct holder d{0 w4_x  
  { %H- [u}s  
  // *|Re,cY  
  template < typename T > ~0fT*lp  
T &   operator ()( const T & r) const AEi@t0By  
  { 3WJ> T1we  
  return (T & )r; v?<x"XKR  
} ##u+[ !  
} ; xP'IyABx  
=rgWO n8  
这样的话assignment也必须相应改动: #'<I!G  
h^>kjMM  
template < typename Left, typename Right > @DkPJla&  
class assignment ok'0Byo  
  { )1j~(C)E8  
Left l; ;ijJ%/  
Right r; e=Kv[R'(M  
public : c6s(f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c0<Y017sG  
template < typename T2 > `Dh%c%j)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Rv q_Zsm  
} ; GU'5`Yzd9  
*^c4q|G.-  
同时,holder的operator=也需要改动: V{Idj\~Jh  
KN~E9oGs  
template < typename T > 1elcP`N1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]qXHalHY  
  { FTCp3g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -ihF)^"a  
} }#<Sq57n  
;y6Jo  
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。 A>>@&c:(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]02 l!"  
1y0.tdI(  
return l(rhs) = r; 2I?HBz1v  
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。 j#&sZ$HQ4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =JO|m5z8>  
4g\a$7 r  
template < typename Tp > ]vQo^nOo  
class constant_t PBn(k>=+  
  { (fh:q2E#  
  const Tp t; NFLmM  
public : B[4y(Im  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $'9r=#EH  
template < typename T > DGHX:Ft#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o;];ng  
  { r.i.w0B(  
  return t; 4C01=,6ye  
} -ZQ3^'f:0J  
} ; bvG").8$  
&v4w3'@1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l`I]eTo)^  
下面就可以修改holder的operator=了 {k?Y :  
FN,0&D}`  
template < typename T > 0A?w,A`"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a' #-%!]  
  { Q(]-\L'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &1Cq+YpI  
} K/\#FJno  
;xB"D0~,1  
同时也要修改assignment的operator() :R_{tQ-WG  
6-KC[J^Xo  
template < typename T2 > ~O1*]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0^ E!P>  
现在代码看起来就很一致了。 :WA o{|&  
qZ\zsOnp  
六. 问题2:链式操作 "mPa >`?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Go`omh b  
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。 o4~ft!>  
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。 3sp*.dk  
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。 {f^30Fw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )7j"OE  
E 3I'3  
template < typename T > n;Iey[7_E`  
struct result_1 P< WD_W  
  { G~B V^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >P0AGZ  
} ; ]NFDE-Jz]  
Gzp)OHgJ  
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: M\v4{\2l0  
/$eEj  
template < typename T > E0O{5YF^T  
struct   ref oQ yG  
  { .k*2T<p$rC  
typedef T & reference; \o % ES  
} ; 2{V|  
template < typename T > VsZ_So;  
struct   ref < T &> !@YYi[Gk  
  { 3@"VS_;?  
typedef T & reference; iL,3g[g  
} ; ItaJgtsV  
B:mlBSH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .9^;? Ts  
(B$FX<K3  
template < typename T > *e>:K$r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]#:xl}'LS  
  { w x,;  
  return l(t) = r(t); >8 JvnBFx=  
} Bp/8 >E 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。 ]@8=e'V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hYWWvJ)S  
%[Ds-my2  
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 I^ >zr.z A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -+PPz?0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c''O+,L1+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rSJ}qRXwU  
最后的布局是: =VY4y]V  
                Add {VNeh  
              /   \ ,3n}*"K  
            Divide   5 ffB]4  
            /   \ xK y<o  
          _1     3 A&M/W'$s  
似乎一切都解决了?不。 >{??/fBd-  
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。 (w^&NU'e  
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。 ` q@~78`  
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: EV(/@kN2  
A!Yqj~  
template < typename Right > * ;M?R?+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )xK!i.  
Right & rt) const b,`\"'1  
  { nWl0R=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $U0(%lIU  
} MnS"M[y3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (,TO|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NkJ^ecn%)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6,h<0j{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 GbE3 :;JI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ibAA:I,d  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gU%GM  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2?ednMoE  
wS^-o  
template < class Action > v6n(<0:  
class picker : public Action T*ic?!  
  { c"$_V[m  
public : -)Vj08aP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [< `+9R  
  // all the operator overloaded Aa Ma9hvT!  
} ; a;zcAeX  
avz 4 &  
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。 Iymz2  
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: evR=Z\ _  
W6iIL:sp  
template < typename Right > qXF"1f_+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :ox CF0Y  
  { lt4UNJ3w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BxqCV%9o  
} xV6j6k  
hf-S6PEsM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,]Ma ,2  
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。 dkLR Q   
*,pqpD>  
template < typename T >   struct picker_maker h`Mf;'P  
  { CMr`n8M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B::?  
} ; vuP1gem  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '8JaD6W9S  
  { Cnr48ukq  
typedef picker < T > result; TGLXvP& \  
} ; `otQ'e~+t  
*k}d@j,*"  
下面总的结构就有了: D5p22WY  
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。 FN R& :  
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。 k);!H+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3YRzBf:h  
至此链式操作完美实现。 r__M1 !3  
21[F%,{.),  
IW#(ICeb  
七. 问题3 #n"/9%35f`  
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。 Pla EI p  
88K*d8m  
template < typename T1, typename T2 > ep!.kA=\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (`p(c;"*C!  
  { dB5DJ:$W$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uprQy<I@  
} U&XoT-p$L  
9s)oC$\  
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: `jHGNi  
fjFy$NX&>  
template < typename T1, typename T2 > |(<L!6  
struct result_2 WToAT;d2h  
  { I}WJ0}R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;'p'8lts  
} ; 8f.La  
?1uAY.~ZZB  
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? 8{YxUD  
这个差事就留给了holder自己。  V("1\  
    {V8Pn2mlo  
 #L)rz u  
template < int Order > LcXMOT)s  
class holder; hA8 zXk/'8  
template <> Z:_y,( 1Q  
class holder < 1 > f- <6T  
  { 2YyZiOMSc  
public : ?q P }=nJ  
template < typename T > :9b RuUm  
  struct result_1 %8Z,t+'  
  { qHCs{ u  
  typedef T & result; X3[!xMij  
} ; )R4<* /C:w  
template < typename T1, typename T2 > :m\KQ1sq  
  struct result_2 "x)DE,  
  { [XXN0+ /  
  typedef T1 & result; Y"qY@`  
} ; |@BN+o;`Om  
template < typename T > tp<VOUa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [P/gM3*'  
  { &; \v_5N6  
  return (T & )r; v,&2 !Zv  
} ho1F8TG=  
template < typename T1, typename T2 > b5Pn|5AVj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d%3BJ+J  
  { Ie"R,,c   
  return (T1 & )r1; L ~w=O!  
} 6{'6_4;Fv(  
} ; ^|C|=q~:  
F0Hbklr  
template <> &[kgrRF@HU  
class holder < 2 > ,k!a3"4+TJ  
  { fR%8?6  
public : nQ\k{%Q  
template < typename T > %jk PrI  
  struct result_1 }El_.@'T &  
  { !U_L7  
  typedef T & result; l i-YkaP  
} ; #A; Z4jK  
template < typename T1, typename T2 > d]E vC>  
  struct result_2 `Tj}4f  
  { L])w-  
  typedef T2 & result; Ef.4.iDJrR  
} ; E 6: p  
template < typename T > "zbE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $8k_M   
  { jm\#($gl=  
  return (T & )r; @ WaYU  
} |@.<} /  
template < typename T1, typename T2 > dH|^\IQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P-[K*/bPw  
  { D}sGBsOW  
  return (T2 & )r2; 070IBAk}_  
} @88i/ Z_  
} ; .E#Sm?gK  
9 w1ONw8v  
KVxb"|[  
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> >。 e"#D){k#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4iqmi<[("  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CqK#O'\  
#Hi]&)p_  
return l(i, j) = r(i, j); SzX~;pFM0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Uk~m  
2F @)nh  
  return ( int & )i; Ch"8cl;Fm  
  return ( int & )j; Wxau]uix  
最后执行i = j; e8mbEC(AK  
可见,参数被正确的选择了。 f\|?_k]  
<[:7#Yo g  
1xAFu+  
p''"E$B/(  
([b!$o<v  
八. 中期总结 'h>5&=r  
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: 9zYiG3 d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /I'u/{KB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5!jNL~M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor : 5<9/  
 ;c Co+(  
U q w}4C/0  
An #Hb=  
X2dc\v.x  
~vSAnjeR  
九. 简化 jS3(>  
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。 in #]3QGV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a`b zFu{  
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: nIQ&gbfO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bro  
  +-*/&|^等 H9VXsFTW  
2. 返回引用。 Secq^#]8  
  =,各种复合赋值等 B$TChc3B  
3. 返回固定类型。 30 [#%_* o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?Wg{oB@(  
4. 原样返回。 BCUt`;q ]B  
  operator, nt0\q'&  
5. 返回解引用的类型。 J4v0O="  
  operator*(单目) !\-4gr?`!  
6. 返回地址。 -9>LvLU  
  operator&(单目) Np<&#s[dQ  
7. 下表访问返回类型。 4[#6<Ixf  
  operator[] 1%spzkE 3P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 + sywgb)  
  operator<<和operator>> A ,-V$[;~D  
}\f(qw  
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。 %U5P}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zn V1kqGU  
!/6\m!e|1R  
template < typename Left > Yn4)Zhkk  
struct value_return w=D%D8 r2  
  { ~llMrl7  
template < typename T > O~h94 B`  
  struct result_1 :'y{dbKp"  
  { vS$oT]-hKE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 97Zk P=Cq  
} ; ,rZn`9  
c.(Ud`jc  
template < typename T1, typename T2 > HkdN=q  
  struct result_2 GG_^K#*  
  { !@pV)RUv7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?""\  
} ; E7gHi$  
} ; L1 9 MP  
Nmp>UE,7[  
E kBae=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]yAEjn9cN  
V$dJmKg  
下面我们来剥离functor中的operator() 3}B5hht "D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )W8L91-  
q%-&[%l  
return l(t) op r(t) ua`6M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Qk&g"I  
return op l(t) K85_>C%g  
return op l(t1, t2) Hz}+SAZ  
return l(t) op F0&~ ?2nG  
return l(t1, t2) op 2{t)DUs  
return l(t)[r(t)] aKv[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4}Q O!(  
_0,"vFdj  
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: pi`;I*f/  
单目: return f(l(t), r(t)); 8jy-z"jc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); })20Zld}a  
双目: return f(l(t)); }RcK_w@Jx)  
return f(l(t1, t2)); of8mwnZR  
下面就是f的实现,以operator/为例 g4N%PV8  
$sEB'>:  
struct meta_divide Z#-k.|}  
  { L5Urg*GNL  
template < typename T1, typename T2 > w`L~#yu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LthGZ|>  
  { 9i0M/vx  
  return t1 / t2; =~J"kC  
} $ !v}xY  
} ; p?Ed- S  
LGIalf*7  
这个工作可以让宏来做: 0Tcz[$?  
sN m,Fmuz:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E{uf\Fc   
template < typename T1, typename T2 > \ #G3` p!"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; um;:fT+  
以后可以直接用 I>{!U$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) np\st7&f6  
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 @ ]f3| >I  
(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。。。) 'WK;$XQ  
Uz 0W <u3v  
RI-A"cc6A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 wW-Ab  
dFQ o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  kI%peb?  
class unary_op : public Rettype .eo~?u<j&  
  { WSQ[.C  
    Left l; ]}kI)34/  
public : LfEvc2 v=g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EYkj@ .,  
wf?u (3/%  
template < typename T > a:A n=NA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^] 6M["d/p  
      { ABc)2"i:*  
      return FuncType::execute(l(t)); RlrZxmPV>O  
    } id^|\hDR  
6 }!Z"  
    template < typename T1, typename T2 > pTWg m\h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,9mgYp2  
      { e 8,{|a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }!8nO;  
    } p%F8'2)}  
} ; 4U?<vby  
U/Wrh($ #4  
-/>9c-F  
同样还可以申明一个binary_op "V4Q2T T  
vt.P*Z5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }taLk@T  
class binary_op : public Rettype y}N&/}M:}8  
  { S ZlC4=6c  
    Left l; 1Dq<{;rWb  
Right r; .s2$al  
public : G}VDEC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o@9+mM"B)  
w?*z^y@  
template < typename T > d ",(a Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D+sQPymI  
      { Lz@$3(2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :&qhJtGo  
    } yl$F~e1W  
O2.' -  
    template < typename T1, typename T2 > >7'+ye6z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i5"5&r7r  
      { H<`\bej,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &vkjmiAS  
    } ;L~p|sF  
} ; }3Y <$YL"R  
_A{+H^,  
ZQAO"huk]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,[isib3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fN)x#?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o@W_ai_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 mu[Op*)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SO;N~D1Z6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2no$+4+z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o5swH6Y.)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) iA'As%S1  
下面是修改过的unary_op /[ K_ &  
m`y9Cuk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QXVC\@  
class unary_op j13DJ.xu  
  { R>2IRvY(  
Left l; 9 |.Ao  
  BLn_u,3  
public : #G#g|x*V  
f+x ;:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S2K#[mDG  
A&zS'toU  
template < typename T > sI,W%I':d  
  struct result_1 Nxk(mec"  
  { $6h*l T<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J;}3t!  
} ; ?Ik4  
~y /!fnv  
template < typename T1, typename T2 > A]o4Mf0>I  
  struct result_2 d'"r("w#  
  { E{y1S\7K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <*(^{a. O  
} ; :,S98z#  
z.oU4c  
template < typename T1, typename T2 > .[:VSM7T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8{0k0 &x  
  { :Q_3hK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %S@L|t  
} M`7y>Ud  
bgF^(T35  
template < typename T > 5o)Y$>T0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Pmdk1 ~  
  { 0;<)\Wt=i9  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4)kG-[#  
} .Z\Q4x#!Z  
YoKs:e2/:  
} ; $q_R?Eay  
%m&@o~+  
&~~wX,6+  
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 &nj&:?w  
好啦,现在才真正完美了。 "m$3)7 $  
现在在picker里面就可以这么添加了: y(W|eBe  
ZU{4lhe  
template < typename Right > 9GU]l7C=z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e6E?t[hEeS  
  { R>/ NE!q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xY<{qHcX  
} Vh|\_~9  
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。 A+getdr  
2;2}wM[  
-e*ZCwQ  
:E&g%'1  
-WJ?:?'  
十. bind F$V/K&&W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !do?~$Og  
先来分析一下一段例子 +B}0=Ex$t  
][&9]omB  
LWfqEL -  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Gl}Qxv#$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j%IF2p2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Oy57$  
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。 CGbwmPx  
我们来写个简单的。 L| hx arJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BlA[T%  
对于函数对象类的版本: "IQ/LbOqm_  
=elpH^N  
template < typename Func > qS| \JG  
struct functor_trait T>`74B:  
  { QHq,/kWY  
typedef typename Func::result_type result_type; 72W s K"  
} ; O%8EZyu  
对于无参数函数的版本: 9(4&KZpK  
R?o$Y6}5  
template < typename Ret > c!K]J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *Hz^K0:8(  
  { f+_h !j  
typedef Ret result_type; Z?5V4F:f  
} ; =O).Lx2J  
对于单参数函数的版本: "A$!, PX6  
t. ='/`!N  
template < typename Ret, typename V1 > _Q[$CcDEE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QX4ai3v  
  { 42J {aJVH  
typedef Ret result_type; |yEa5rd?W  
} ; BZ54*\t  
对于双参数函数的版本: {X(:jAy  
`-h8vj5uG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h:Gu`+D>W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z`UhB%-?  
  { G+UMBn  
typedef Ret result_type; \R36w^c3  
} ; eqw0]U\pv  
等等。。。 G 0%6ch^%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ",7Q   
*!s;"U  
template < typename Func > i.D3'l  
struct func_return aI^/X {d  
  { }G4 z tiuG  
template < typename T > *t[. =_v  
  struct result_1 E :9"cxx  
  { #S&Tkip]"W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /DQaGq/Ld  
} ; CHrFM@CM  
,(8;y=wux  
template < typename T1, typename T2 > ( +pLA"xq  
  struct result_2 n!p<A.O7@  
  { NS%WeAf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (bsXo q  
} ; n8*;lK8  
} ; "j;4 k.`h  
)M6w5g  
Q8!) !r%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ),G=s Oo  
 #wL  
template < typename Func, typename aPicker > 'EDda  
class binder_1 h$4Hw+Yxs]  
  { h%}/Cmx[  
Func fn;  A) ;  
aPicker pk; mEw ~yOW]M  
public : X.hm s?]  
vnWWneeNr  
template < typename T > 8"sb;  
  struct result_1 8!Vl   
  { BZ zrRC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~HOy:1QhE=  
} ; oE#d,Z  
,lZB96r0  
template < typename T1, typename T2 > ,AxdCT  
  struct result_2 QUu}Xg:  
  { G:~k.1y[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nqInb:  
} ; v?KC%  
M$Zcn#A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D6>HN[D"  
S30?VG9U0f  
template < typename T > kS bu]AB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :yUEkm8  
  { 0g0i4IV  
  return fn(pk(t)); ;W>k@L  
} 0q&<bV:D  
template < typename T1, typename T2 > F(tx)V ~T3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -r-k_6QP  
  { ^J$2?!~  
  return fn(pk(t1, t2)); W[Ls|<Q  
} {phNds%  
} ; q WQ/ 'M  
`DV.+>O-1  
C?lcGt!H  
一目了然不是么? mV3cp rRqv  
最后实现bind O8h%3&  
V5UF3'3;}  
0u;4%}pD  
template < typename Func, typename aPicker > |Y?H A&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zd @m~V  
  { 7Zlw^'q$:L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gIjh:_ Pz  
}  #"@|f  
tfj:@Z5&$C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vEJWFoeEFm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n*2UnKaJ  
gt@m?w(  
十一. phoenix MF5[lK9e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @7IIM{  
&5yV xL:  
for_each(v.begin(), v.end(), P)P*Xq r#:  
( lhy*h_>  
do_ Dfmjw  
[ <0Xf9a8>  
  cout << _1 <<   " , " k$blEa4  
] 'uBu6G  
.while_( -- _1), <3LbN FP  
cout << var( " \n " ) :tV*7S=)  
) =l+yA>t|  
); fU/>z]K  
LRL,m_gt  
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: ;ub;l h3  
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 ZrpU <   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d3\qKL!~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T&6l$1J  
`dq,>HdW  
k\5c|Wq|g  
template < typename Cond, typename Actor > v[1aW v:  
class do_while xi~?>f  
  { Va"0>KX  
Cond cd; V% rzk*LA  
Actor act; OP[  @k  
public : o#3ly-ht  
template < typename T > 0"<H;7K#W  
  struct result_1 P3x8UR=fS  
  { BC^ :=  
  typedef int result_type; M\uiq38  
} ; 3l rT3a3vV  
11 Q1AN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0CnOL!3.I  
@0Ic3C[rH6  
template < typename T > "g5^_UP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <? q?Mn  
  { *#,7d"6W5  
  do n(1l}TJy  
    {  -*1d!  
  act(t); f,U.7E  
  } ;17E(tl  
  while (cd(t)); _>&X\`D   
  return   0 ; Yl Zso2  
} ` Fa~  
} ; $*^7iT4q_t  
G/)O@Ugp  
6AAz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BX`{73sw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D+rxT: d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bQg c8/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t% d Z-Ym  
下面就是产生这个functor的类: 0yk]o5a++  
|mZxfI  
0"jY.*_EW  
template < typename Actor > xG~P+n7t5$  
class do_while_actor ER%^!xA  
  { [_BP)e  
Actor act; d[iQ` YW5  
public : g|o,uD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qU \w=  
Q *D;U[  
template < typename Cond > qqjwJ!@P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `+]Qz =}  
} ; (p"%O  
4>wP7`/+y  
R$R *'l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !z\h| wU+  
最后,是那个do_ \1k79c  
Hus)c3Ty7  
'{cIAw/"n  
class do_while_invoker S\CCrje  
  { ?qb}?&1  
public : /2&c$9=1  
template < typename Actor > LQ@"Xe]5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;YaQB#GK%  
  { 6fkRrD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0CHH)Bku  
} 5?f ^Rz  
} do_; Akq2 d;  
Z%gh3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6_(&6]}66  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d-oMQGOklb  
最后来说说怎么处理break和continue { a =#B)6  
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。 W_JlOc!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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