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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ydyz-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7W>(T8K X\  
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, {Ia$!q)  
w zi7pJjXh  
|+qsO ;  
!=u=P9I  
  class filler _`,ZI{.J^  
  { /L./-92NH4  
public : #8y"1I=i&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wn\ R|'Rdz  
} ; . "7-f]!  
G9@5 !-  
tqjjn5!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 01NP  
e{^^u$C1.e  
&}\{qFD;  
-C* 6>$A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N:%Nq8I}:  
**.23<n^W  
s|X_:3\x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :NB.ib@*  
t$?#@8Yk  
R 83PHM  
'lOQb)  
二. 战前分析 K>n@8<7  
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。 &kT!GU^n  
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 f+\UVq?  
!>/J]/4>  
Bm<tCN-4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \S{ihS@J  
  /* --------------------------------------------- */ {Z178sik  
vector < int *> vp( 10 ); uuL(BUGt-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a %?v/Ku  
/* --------------------------------------------- */ XJk~bgO*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _,igN>  
/* --------------------------------------------- */ ,$RXN8x1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p&D7&Sb[  
  /* --------------------------------------------- */ 3sDyB-\&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nGur2}>n  
/* --------------------------------------------- */ AoK;6je`K^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 12: Q`   
XEN-V-Z%*  
y. (m#&T  
[w)KNl  
看了之后,我们可以思考一些问题: O3pd5&^g  
1._1, _2是什么? .')^4\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Mky^X,r  
2._1 = 1是在做什么? - b`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BgY|v [M&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a)7&2J  
q ;_?e_  
'Zqt~5=5  
三. 动工 @X=sfygk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R[TaP 7n  
]I]G3 e  
CZ%KC$l.5  
uLNOhgSUf  
template < typename T > +?{LLD*2e  
class assignment /AY q^  
  { i~*6JB|  
T value; ,mz7!c9H^a  
public : =5:kV/p  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6j|~oMYP  
template < typename T2 > b{X.lz0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z]=Ks_7  
} ; NdRE,HWd?$  
JV+Uy$P!  
JIc9csr:b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @ ]42.oP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aJc>"#+ o  
:_+U[k(#  
>y!O_@>z  
m |.0$+=  
  class holder 6F%6]n  
  { $"#M:V @  
public : +aqQa~}r  
template < typename T > B%o%%A8*g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =PnNett}a  
  { dkSd Y+Q  
  return assignment < T > (t); )]Sf|@K]  
} PTTUI  
} ; 9<"F3F0|  
Urksj:N  
7 Rc/<,X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?q0a^c?A^  
nhd.c2t\  
  static holder _1; M3dUGM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "u{ymJ]t  
E;"VI2F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0/cgOP!^  
而不用手动写一个函数对象。 6vzvH  
)ub!tm  
mXsSOAD<  
M R,A{X  
四. 问题分析 YeB C6`7y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {yi!vw  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 '%YTM N@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0t*PQ%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ad -_=a%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !L_xcov!Y  
s"8z q ;)  
五. 问题1:一致性 BL%&n*&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| psS^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jT;'T$  
"'>fTk_  
struct holder r8A'8g4cM  
  { !u`f?=s;  
  // O_5;?$[m  
  template < typename T > r 2{7h>  
T &   operator ()( const T & r) const @#9xSs#  
  { 3;!a'[W&p  
  return (T & )r; NCm=l  
} 472'P  
} ; Ra C6RH  
D^{jXNDNO  
这样的话assignment也必须相应改动: U)z1RHP|z  
JBISA _Y  
template < typename Left, typename Right > dtXtZ!g2  
class assignment s GrI%3[e"  
  { (8em5  
Left l; 9AD0|,g  
Right r; .0|_J|{  
public : i_I`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 475jmQ{q  
template < typename T2 > J.0&gP V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TJ,?C$3  
} ; l8lJ &  
*LvdrPxU=  
同时,holder的operator=也需要改动: UG6\OgkL+  
9s*UJIL  
template < typename T > paxZlA o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #EH\Q%  
  { BpF}H^V-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qz!^< M  
} lDs C>L-F  
qtP*O#1q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CT|H1Ry2T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !Z;Nv  
V{rQ@7SE  
return l(rhs) = r; kioIyV\=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -BsZw. 7P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mv7tK l  
2%]#rZ  
template < typename Tp > `Cu9y+t  
class constant_t . ;D'  
  { fY|vq amA;  
  const Tp t; ~\c  j  
public : X,K`]hb*0_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pf3-  
template < typename T > 86o'3G9@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  mNX0BZ  
  { 1DF8-|+  
  return t; ASNo6dP 7  
} >DW%i\k1V~  
} ; <*p  
H#bu3*'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FWS!b!#,N  
下面就可以修改holder的operator=了 BkDq9>  
RLDu5  
template < typename T > t1aKq)?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ay=f1<a  
  { HA0yX?f]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h:vI:V[/X  
} hllb\Y)XL  
D,s[{RW+q  
同时也要修改assignment的operator() 57$/Dn  
;ZZmX]kz,M  
template < typename T2 > 5WtI.7r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &hzr(v~;  
现在代码看起来就很一致了。 1w>G8  
o6r ^  
六. 问题2:链式操作 jgw+c3^R_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k6_OP]  
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。 QO|jdlg  
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。 ^ =H 10A  
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。 a#3,qp!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "l6Ob  
CO SQ  
template < typename T > yGb^kR}d  
struct result_1 "K*^%{  
  { 6x8lnXtA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qp]s VY  
} ; @Lm(bW  
Uz7V2r%]  
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: ;S+"z;$m  
FFf ~Vmw  
template < typename T > .r-kH&)"GU  
struct   ref }cg 1CT5  
  { xllmF)]*Y  
typedef T & reference; 7L!q{%}  
} ; ;B"S*wYMN  
template < typename T > &F +hh{  
struct   ref < T &> RD*.n1N1  
  { e73zpF  
typedef T & reference; HOVzpj  
} ; 0&2&F=fOa<  
Wt! NLlN8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1.j;Xo/+:V  
|C\XU5}  
template < typename T > }4xz,oN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L$f:D2Ei  
  { rE.z.r"O  
  return l(t) = r(t); cX48?srG  
} Z`@< 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。 p%CcD]o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y~+U(-&.  
Y!CGuLHL`[  
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)d#dy::\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .A <n2-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0S>U_#-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1=Q3WMT  
最后的布局是: {hKf 'd9E  
                Add 1$ {Cwb/F  
              /   \ " G0HsXi  
            Divide   5 xA"7a  
            /   \ ^g n7DiIPH  
          _1     3 u_ym=N57`  
似乎一切都解决了?不。 eHI7= [h  
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。 Jgf= yri  
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。 gz"I=9  
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: JA^Y:@<{/  
4B@L<Rl{\  
template < typename Right > UmA'aq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C)0JcM  
Right & rt) const U~{sJwB  
  { J(x42Q}*S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7Ust7%  
} pkEqd"G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OYNPZRu  
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。 /9 soUt  
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。 _cXLQ)-  
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]Vd IS  
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。 z T#j.v  
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? ngQ]  
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: !4!Y~7sI"\  
\Y}nehxG@  
template < class Action > nHmi%R7k  
class picker : public Action RU GhhK  
  { Ptv=Bwg  
public : 28PT1 9&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t0gLz J  
  // all the operator overloaded  k/}E(_e  
} ; POc-`]6 <F  
Wq]Lb:&{a  
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。 -OV!56&  
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: hKYA5]  
lzStJ,NPqn  
template < typename Right > rz3!0P!"K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )]C7+{ImC  
  { ?3:xR_VWZu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z,m;eCLG]  
} S,TK;g  
.jC-&(R +  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^ G(GjW8  
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。 Q[N6#C:(4  
WD,iY_'7u^  
template < typename T >   struct picker_maker c_^-`7g  
  { 9hIcnPu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _,;|,  
} ; ~Fd<d[b?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eZ~ZWb,%  
  { ?Wm.'S'to  
typedef picker < T > result; ?-IjaDC}  
} ; GT} =(sD L  
X(ZouyD<  
下面总的结构就有了: OTe0[p6v  
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。 Y!|* `FII  
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。 <UcbBcW,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _e3kO6X  
至此链式操作完美实现。 o Z#4<7K  
tMWsgK.B  
8P'zQ:#RV  
七. 问题3 }2eP~3  
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。 Ou<Vg\Mu  
2qD80W<1  
template < typename T1, typename T2 > 7+vyN^XJ"5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %2)'dtPD~  
  { *?Sp9PixP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?lYi![.o  
} wZA(><\  
"`AIU}[_I  
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: UlN+  
'8 ~E  
template < typename T1, typename T2 > 71?>~PnbH}  
struct result_2 L-lDvc?5c  
  { :3# t;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;-1yG@KG  
} ; ,nELWzz%{  
v<z%\`y  
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? A9[ELD>p  
这个差事就留给了holder自己。 x;cjl6Acm  
    KS($S( Fi  
#M;Cw}pW  
template < int Order > 0GW(?7ZC  
class holder; @GzEhv  
template <> R=jIVw'  
class holder < 1 > ">QNiR!  
  { :jB8Q$s  
public : iV5x-G`  
template < typename T > H-GlCVq~  
  struct result_1 Ti`H?9t  
  { ` V}e$  
  typedef T & result; \'I->O]  
} ; .80^c  
template < typename T1, typename T2 > md_9bq/w  
  struct result_2 x35(i  
  { +@),Fk_  
  typedef T1 & result; [ay~l%x  
} ; ?ic7M  
template < typename T > ^J3\ U{B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qF m=(J%  
  { LFHV~>d  
  return (T & )r; ek~bXy{O`  
} XJl2_#  
template < typename T1, typename T2 > KlbL<9P >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h$)},% e  
  { uc@f#(-  
  return (T1 & )r1; 7(<6+q2~  
} -`FPR4;  
} ; G<9UL*HU  
8YJ8_$Z  
template <> qP<wf=wY  
class holder < 2 > y#HDJ=2  
  { \^9SuZ  
public : uop|8n1  
template < typename T > A+d&aE }3V  
  struct result_1 _ F&BSu  
  { f6x}M9xS%  
  typedef T & result; ]J\tosTi  
} ; iOI8'`mk  
template < typename T1, typename T2 > m\~{l=jIS  
  struct result_2 ,"!t[4p=f  
  { eC:?j`H -  
  typedef T2 & result; FBpf_=(_1  
} ; #Aox$[|@  
template < typename T > 6T>e~<^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f8um.Xnp6  
  { PzThVeJ+  
  return (T & )r; )h-Qi#{  
} N:Yjz^Jt  
template < typename T1, typename T2 > V=}AFGC85  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4:Adn?"  
  { HMT^gmF)  
  return (T2 & )r2; F.i%o2P3  
} fI@4 v\  
} ; &UtsI@Mu  
{f;]  
9mW95YI S  
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> >。 / $7E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $Il?[4FF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~Aul 7[IH  
^mbpt`@  
return l(i, j) = r(i, j); JAM4 R_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C FY3D|  
m'&^\7;D  
  return ( int & )i; < &[=,R0 @  
  return ( int & )j; FZTBvdUYp  
最后执行i = j; *I 7$\0Q  
可见,参数被正确的选择了。 dx{ZG'@aH  
HY[eo/nM1d  
S<"T:Y &  
_h1n]@ d5  
KTX;x2r  
八. 中期总结 NLZTIZCK  
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: uXPvl5(Y?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8w &A89  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ).HYW _Yih  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J0@ ^h  
yZJR7+  
wmh[yYWc  
:|i jCg+  
'(M8D5?N-  
/ 0Z_$Q&e  
九. 简化 bM`7>3 d7E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |,k,X}gP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z.itVQs$I  
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: qE73M5L&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sr(f9Vl  
  +-*/&|^等 0^htwec!  
2. 返回引用。 03aa>IO  
  =,各种复合赋值等 V<f76U)  
3. 返回固定类型。 KCG-&p$v@s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nJH+P!AC  
4. 原样返回。 B 14Ziopww  
  operator, V4Yw"J  
5. 返回解引用的类型。 h\GlyH~  
  operator*(单目) HS!O;7s'  
6. 返回地址。 -' 7I|r  
  operator&(单目) :G?6Hl)~)  
7. 下表访问返回类型。 m}Z=m8  
  operator[] >P*wK9|(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JA'C\  
  operator<<和operator>> NbyVBl0=  
!Oj]. WQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F.:B_t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {L 7O{:J  
qF!oP  
template < typename Left > kqJ \kd  
struct value_return 9(`d h  
  { kI5`[\  
template < typename T > Y{~[N yE  
  struct result_1 ]AjDe]  
  { Ar@" K!TS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5[\mwUA  
} ; 6`$HBX%.K  
0&!,+  
template < typename T1, typename T2 > __Ei;%cV  
  struct result_2  'Q\I@s }  
  { mouLjT&p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q)}_S@v|%  
} ; _G]f v'  
} ; VFLxxFJ  
\OMWE/qMy  
 +c@s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cTW3\S=  
MpZ #  
下面我们来剥离functor中的operator() 5v:c@n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jr$]kLY  
~3YN;St-  
return l(t) op r(t) MH;5gC@ `  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FOz7W  
return op l(t) wGfU@!m  
return op l(t1, t2) Q9v OY8  
return l(t) op "p<B|  
return l(t1, t2) op u*#j;Xc  
return l(t)[r(t)] s>8;At-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =?Y%w%2  
CT1)tRN  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: te e  
单目: return f(l(t), r(t)); Ys8p,.OMs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z:C VzK,  
双目: return f(l(t)); u_+64c_7  
return f(l(t1, t2)); FM\yf ]'  
下面就是f的实现,以operator/为例 Qs(WyP#  
Un{hI`3]  
struct meta_divide 5.st!Lp1  
  { (<RZZ{m  
template < typename T1, typename T2 > 7}+U;0,)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xE+Nz5F  
  { 1t"  
  return t1 / t2; <[9{Lg*D  
} o' U::  
} ; JWHKa=-H  
b65V*Vbj  
这个工作可以让宏来做: NE Br) ~  
9|19ia@[\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tBSHMz  
template < typename T1, typename T2 > \ *uJcB|KX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }*4K{<02  
以后可以直接用 6ybpPls  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SF?Ublc!   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [d+f#\ut  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -*;-T9  
Oy>u/g~  
DQ'yFPE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &p>VTD  
~y@,d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yQ5F'.m9e  
class unary_op : public Rettype `Mj>t(  
  { Y](kMNUSg  
    Left l; B J,U,!  
public : 2%0J/]n\A"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PGTi-o}  
nt$V H  
template < typename T > m0I/X$-Cl5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :G+8%pUX]  
      { O6nCu  
      return FuncType::execute(l(t)); 6.X| . N  
    } q/I':a[1  
3C8cvi[IS  
    template < typename T1, typename T2 > JO*}\Es  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Jqi J?,4C  
      { n)]]g3y2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <PCa37  
    } #SNwSx&  
} ; oqu; D'8  
)n8(U%q$  
]xhZJ~"@u  
同样还可以申明一个binary_op !JZ)6mtlr  
y7)s0g>%H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (8bo"{zI  
class binary_op : public Rettype i vy+e-)  
  { s zgq7  
    Left l; s d -5AE  
Right r; ["N{6d&Q  
public : K5; /  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {(o$? =  
>lZ9Y{Y4v  
template < typename T > xWNB/{F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \>}G|yL  
      { TL%2?'G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oA_T9uh[  
    } .Y;ljQ  
3ya_47D  
    template < typename T1, typename T2 > -)S(eqq1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g=8}G$su{%  
      { )?@X{AN&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Taequk  
    } .<GU2&;!  
} ; IhIPy~Hgt  
mGf@J6wGz  
:nk$?5ib  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u19 d!#g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mp8BilH-T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lO?dI=}]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rlQ4+~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^pAgo B  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i+`N0!8lY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Knd2s~S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G5JZpB#o  
下面是修改过的unary_op :C%cnU;N  
8KQD w:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &<Gs@UX~w  
class unary_op M oIq)5/  
  { 7 (}gs?&w  
Left l; IF"-{@  
  (]*otVJ  
public : ?`jh5Kw%y  
Xbm\"g \  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n*7Ytz3#'  
_FG?zE  
template < typename T > ^Q)&lxlxpx  
  struct result_1 ryk(Am<  
  { .i^aYbB$X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6xLLIby,  
} ; '"# W!p  
zUw=e}?:  
template < typename T1, typename T2 > JqX+vRY;dd  
  struct result_2 XeGtge/}T  
  { })zYo 7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lwY2zX&%)/  
} ; KW1 7CJ@  
U_1syaY!  
template < typename T1, typename T2 > #q[k"x=c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *^]lFuX\&E  
  { Us5P?}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U9uy (KOW  
} ups] k?4  
2aROY2  
template < typename T > 4T]n64Yid  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VeLuL:4I  
  { 6jdNQC$#B  
  return OpClass::execute(lt(t)); =Zg%& J  
} ]KsL(4PY  
}]i re2j8  
} ; Sdk:-Zuv  
3&'u7e  
STfcx] L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _{d0Nm  
好啦,现在才真正完美了。 v5aHe_?lp  
现在在picker里面就可以这么添加了: x *p>l !  
x)+3SdH  
template < typename Right > ]VarO'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rKK{*%n  
  { ,-55*Rbi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !|SVRaS  
} nhbCk6Y5LZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WyO7,Qr\   
@k"Q e&BQ  
:Adx7!6  
SHc<`M'+  
#osP"~{  
十. bind z2EZ0vZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~Ogtgr  
先来分析一下一段例子 3hN.`G-E  
^xBF$ua37)  
nDt1oM H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %fv;C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]\fXy?2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x4r=ENO)q  
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。 >EMsBX  
我们来写个简单的。 .V4w+:i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XN*?<s3  
对于函数对象类的版本: 9:JFG{M  
R:Pw@  
template < typename Func > #Tr>[ZC  
struct functor_trait M/O4JZEqh  
  { &p."` C  
typedef typename Func::result_type result_type; r)9&'m.:  
} ; "kYzgi  
对于无参数函数的版本: 1;e"3x"  
 .<0s?Q  
template < typename Ret > __F?iRrCM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f{} zqCK  
  { @L p;p$G`  
typedef Ret result_type; :^G;`T`L  
} ; |^uU&O;.  
对于单参数函数的版本: x]1G u  
K`BNSdEN>  
template < typename Ret, typename V1 > #_A <C+[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $r>\y (W  
  { lphELPh  
typedef Ret result_type; \0{g~cU4  
} ; 2 /rDi  
对于双参数函数的版本: $p(,Qz(.8  
\[nvdvJv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NXJyRAJ*%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G>3]A5  
  { p1-bq:  
typedef Ret result_type; @[:JQ'R=  
} ; u{H'evv0O  
等等。。。 =p1aF/1$I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zF%'~S0{  
-{ae  
template < typename Func > aMUy^>  
struct func_return 8 |@WuD  
  { ftL>oOz[  
template < typename T > POnI&y]  
  struct result_1 j.'Rm%@u  
  { J?Ed^B-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :9_N Y"P  
} ; sSh=Idrx  
B@:11,.7  
template < typename T1, typename T2 > [RZ}9`V  
  struct result_2 ?8j#gYx2  
  { z>,fuR?9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /~4wM#Yi8  
} ; m]Sv>|  
} ; R5y+bMZ  
qrWeV8ur+  
Z5oX "Yx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .U66Uet>RX  
`I\)Kk@*b9  
template < typename Func, typename aPicker > RR%[]M#_T  
class binder_1 BQs~>}(V  
  { isdEs k#A.  
Func fn; Z[(V0/[]  
aPicker pk; 7 Q`'1oE?  
public : $IuN(#  
;}=4z^^5  
template < typename T > qtx5N)J6  
  struct result_1 z_Nw%V4kr  
  { 3#IU^6l:1S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RWN2 P6  
} ; #ny&bJj  
yf2I%\p}  
template < typename T1, typename T2 > 5i 6*$#OM_  
  struct result_2 +npcU:(Kg  
  { /(aKhUjhb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dHcGe{T^(  
} ; V4('}Q!  
+ lha=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bn[5M [  
-:5]*zVp+-  
template < typename T > jq4'=L$4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a ]PS`  
  { A[,[j?wC  
  return fn(pk(t)); jslfq@5v  
} -nC 5  
template < typename T1, typename T2 > Qx_K)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pB3dx#l  
  { [n53 eC  
  return fn(pk(t1, t2)); if S) < t  
} JD\:bI  
} ; `&)khxT/  
.] S{T  
0@ -3U{Q  
一目了然不是么? w Wx,}=  
最后实现bind P5:X7[  
`OY_v=}  
7[V6@K!Al[  
template < typename Func, typename aPicker > rKP;T"?;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WHV]H  
  { \Z +O9T%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "hwG"3n1  
} B!Ss 35<  
;'\{T#5)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *mqoyOa  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >3S^9{d  
7qyv.{+  
十一. phoenix _;A?w8z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YWf w%p?n"  
7VP[U,  
for_each(v.begin(), v.end(), H:~41f[  
( Q~5!c#r  
do_ Cq7EdK;x  
[ JsOu *9R  
  cout << _1 <<   " , " Eua\N<!aai  
]  c`'2  
.while_( -- _1), }v'jFIkhI  
cout << var( " \n " ) u>G#{$)  
) FyXz(l:  
); K22'XrN  
l!B)1  
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: :Sh>  
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 iU5Aj:U3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7p}.r J54  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uZyR{~-C  
hRn[ 9B  
i;1EXM  
template < typename Cond, typename Actor > x5Sc+5?*  
class do_while x<  Td  
  { sK#)wjj\^  
Cond cd; 9d7$Fz#  
Actor act; py,B6UB5  
public : c3\z  
template < typename T > 6%mF iX  
  struct result_1 SX$Nef9p  
  { ^9})@,(D  
  typedef int result_type; RVxlN*  
} ; !MOgM  
3^>D |  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XO)|l8t#$=  
p^G:h6|+|  
template < typename T > ^&o38=70*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =] R_6#  
  { "z ` &xB  
  do 9zj^\-FA_l  
    { @:'swO/\<  
  act(t); p;S<WJv k  
  } C~4$A/&(  
  while (cd(t)); 0Ywqv)gg  
  return   0 ; !6t ()]  
} /f!CX|U  
} ; @"*8nV#  
l \=M'D  
LB<,(dyh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l vuoVINEp  
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。 c}nXMA^^  
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。 L0_qHLY  
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。 EwSE;R -  
下面就是产生这个functor的类: c\.8hd=<  
bg\~"  
*o8DfZ  
template < typename Actor > 6Xjr0 C+  
class do_while_actor aqTMOWyeu  
  { EUv xil  
Actor act; } k[gR I]  
public : hWGCYkuW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,UFr??ZKm  
kan?2x  
template < typename Cond > ^-3R+U- S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 90%alG 1>y  
} ; )v!>U<eprD  
D`=hP( y^  
QI@!QU$K&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `P&L. m]|  
最后,是那个do_ 6?U2Et  
.P[ %t=W  
"{0 o"k  
class do_while_invoker 9aw- n*<  
  { ~]71(u2  
public : o=`FGowF  
template < typename Actor > W s!N%%g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X<4h"W6  
  { gi;#?gps  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~eH+*U|\|M  
} \lVX~r4  
} do_; %DAF2 6t  
9}`A_KzFx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1uTbN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #D"fCVIS  
最后来说说怎么处理break和continue _"8\k 7S*  
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。 kve{CO*  
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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