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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @kWRI*m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S+bpWA  
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, Mhu|S)hn  
&P&VJLAe  
cvVv-L<[S`  
oH;9s-Be  
  class filler 5pH6]$  
  { u$<>8aMei  
public : ZVz`g]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Eg(.L,dj  
} ; 6PT"9vR`)  
I~Q G  
<.=-9O6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:   bKt4  
I9L7,~s  
~oz??SX  
x7!gmbMfK'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ejj+%)n.  
QxT\_Nej*n  
oVQbc \P3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R!rj:f!>  
~EM(*k._  
rUg|5EN^)d  
tE<'*o'  
二. 战前分析 'fPDODE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u]Z;Q_=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7O,!67+^~  
zs.@=Z"  
+!mEP>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -5Oy k,  
  /* --------------------------------------------- */ Ff1!+P,  
vector < int *> vp( 10 ); D"CU J?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {a0yHy$H  
/* --------------------------------------------- */ IXpn(vX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zy`T! $  
/* --------------------------------------------- */ r3 dGXiu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ) uTFId  
  /* --------------------------------------------- */ \V T.bUs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hA1p#  
/* --------------------------------------------- */ )]C(NTfxg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d:{}0hmxI  
S]Ye`  
nh+Hwj#(x  
oSLm?Lu  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ey)ey-'\  
1._1, _2是什么? D2I|Z  
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。 0UhJ I  
2._1 = 1是在做什么? 7Y5.GW\^  
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。 N(%(B  
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。 ZF@$3   
%+oqAY m+s  
Hu+GN3`sx^  
三. 动工 O9rA3qv B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A<+1:@0  
!oYNJE Y7  
=w/AJ%6  
3_"tds <L  
template < typename T > o,RiAtdk  
class assignment #, h0K  
  { W3jwc{lj  
T value; C{~O!^2G  
public : 7^<6|>j4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3mhjwgP<nn  
template < typename T2 > q6}KOO)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "c+$GS  
} ; }#S1!TU  
iN_P25Z<r  
/[!<rhY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g(i8HU*{q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {E0\mZ2  
w?P ex]i{  
:!JQ<kV  
mbns%%GJU  
  class holder 3vdFO: j  
  { 4v` G/w  
public : CSY-{  
template < typename T > <H$!OPV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L tUvFe  
  { W#2} EX  
  return assignment < T > (t); x[xRqC vL  
} aYM~Ub:x{  
} ; R '8S)'l  
7CH.BY  
Zv(6VVj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Bru];%Qg%  
_bt9{@)  
  static holder _1; ]Y@_2`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >+DM TV[O  
\BX9Wn*)a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @^/aS;B$>  
而不用手动写一个函数对象。 Bg}l$?S  
33&l.[A"!}  
~n! & ~  
11c\C Iu  
四. 问题分析 1Vc~Sa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _mJhY0Oc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iCCe8nK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]E)\>Jb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'bsHoO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 = 5[%%Lf  
nw_s :  
五. 问题1:一致性 0f@9y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6)BPDfU,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o2cc3`*8d  
T 2_iH=u  
struct holder ?#Y:2LqPC  
  { Xpp v  
  // Uf MQ?(,  
  template < typename T > CM%;/[WBxy  
T &   operator ()( const T & r) const ?J-\}X  
  { yL),G*[p\}  
  return (T & )r; QN|=/c<U  
} mX!*|$bs  
} ; ||ugb6q[6B  
eiXl"R^  
这样的话assignment也必须相应改动: ZH*h1?\X  
zl| XZ  
template < typename Left, typename Right > x6*y$D^B  
class assignment wqT9m*VK  
  { |3 Iug  
Left l; 78r0K 5=  
Right r; Xvoz4'Gme  
public : e-OKv#]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1z0|uc  
template < typename T2 > 8I Ip,#%v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OCq5}%yU&i  
} ; NC Y2^  
hn\d{HP  
同时,holder的operator=也需要改动: h-RhmQA=Iz  
'$eJATtC  
template < typename T > {> 8?6m-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R$66F>Jz^  
  { xR8.1T?8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <EcxNj1  
} D _ 1O4/  
Ji:<eRx)  
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。 <1B+@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [^7P ]olW  
42p1P6d  
return l(rhs) = r; fFYoZ/\  
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。 OhMJt&s9P=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a2ho+TwT  
xRdx` YYu  
template < typename Tp > {jH'W)nR  
class constant_t M<*WC{  
  { cD=IFOB*GD  
  const Tp t; N UJ $)qNA  
public : ly35n`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JZ~wacDd  
template < typename T > %n GjP^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :Ocw+X3  
  { [~X&J#  
  return t; .gzfaxi  
} 0w0{@\9  
} ; $zU%?[J  
0 q1x+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0 x' d^  
下面就可以修改holder的operator=了 d0C _:_  
wW/q#kc  
template < typename T > Y/"t!   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O|)b$H_  
  { z1 MT@G)S$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "^!y>]j#A  
} *,%$l+\h  
:>r W`= e'  
同时也要修改assignment的operator() uv<_.Jq]  
zx,9x*g  
template < typename T2 > 9thG4T8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } psc Fb$b  
现在代码看起来就很一致了。 i;s;:{cn  
kU=U u>  
六. 问题2:链式操作 m(}}%VeR"z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2  
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。 &6 <a<S  
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。 GBWL0'COV  
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。 6>)nkD32g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;,e16^\' &  
FpU8$o~r{  
template < typename T > bk;uKV+<  
struct result_1 %+Y wzL{  
  { >C!^%e;m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CaO-aL  
} ; P9f`<o  
2<y9xvp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -W<1BJE  
S4[ #[w`=  
template < typename T > _ZFEo< `'  
struct   ref _MLf58  
  { "om7 : d  
typedef T & reference; 3+s$K(%I  
} ; pMy:h   
template < typename T > lw[c+F7  
struct   ref < T &> FKu8R%9xn%  
  { ed}#S~4q  
typedef T & reference; Y&8,f|{R  
} ; GGr82)E  
2 \}J*0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %lWOW2~R  
# Q,EL73;  
template < typename T > X<Z(,B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3X11Gl  
  { x.wDA3ys  
  return l(t) = r(t); 7`&ISRU4  
} l v hJ  
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。 &KAe+~aPm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZV+tHgzlv5  
:v;U7  
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 ~IjID  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _p+E(i 9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )7NI5x^$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $--+M D29Q  
最后的布局是: 5B4/2q=  
                Add X~c?C-fV  
              /   \ %Q0R] Hg  
            Divide   5 L YF|  
            /   \ P/|1,S k  
          _1     3 c$71~|-[  
似乎一切都解决了?不。 K)~aH  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {vCtp   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1^X)vck  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;l0 dx$w  
Z%:>nDZV  
template < typename Right > S6JXi>n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &0q pgl|  
Right & rt) const )Hmf=eoc  
  { vno/V#e$WX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  e]1Zey  
} D_0Vu/v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /OzoeI t  
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。 =3w;<1 ?'  
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。 9 %4:eTcp  
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。  ;tZQ9#S  
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。 ^PezV5(  
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? 4fC:8\A  
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: ?SElJ? Z  
qJrKt=CE  
template < class Action > $=N?[h&4  
class picker : public Action /B~[,ES@1  
  { J:glJ'4E  
public : BDWbWA 6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'u;O2$  
  // all the operator overloaded _3yG<'f[Y  
} ; Z 9+fTT  
H4AT>}ri  
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。 tLa%8@;'$  
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: |oXd4  
ZDbe]9#Xh  
template < typename Right > @|c])  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QR'#]k;>%  
  { w"s@q$}]8M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FZj>N(  
}  k-=LD  
aW&)3C2-x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > II}M|qHaK  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 iP"sw0V8  
.E}lAd.Mn  
template < typename T >   struct picker_maker I"vkfi#=  
  { X]D,kKasG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DI{*E  
} ; ;s/<wx-C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4$pV;xV  
  { +)"Rv%.  
typedef picker < T > result; 3>@VPMi  
} ; zZ8*a\  
{XmCG%%L  
下面总的结构就有了: 4F6aPo2  
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。 tj[E!  
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。 wqF?o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V)>?[  
至此链式操作完美实现。 X&?s:A  
n%7?G=_kj  
lnyfAq}w  
七. 问题3 Y -a   
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。 <SI|)M,, 3  
V+O,y9  
template < typename T1, typename T2 > }r5yAE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MkPQ@so  
  { KddCR&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PVBz~rG  
} ~E7IU<B  
=,#--1R7g  
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: d/&> `[i  
I1U2wD  
template < typename T1, typename T2 > ?Z7QD8N  
struct result_2 Tz,9>uN  
  { }Pg}"fb^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m"iA#3l*=  
} ; :]@c%~~!&  
I'BhN#GhX  
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? S-7&$n  
这个差事就留给了holder自己。 _NsEeKU  
    aIV / c  
- |g"q|  
template < int Order > '% QCNO/  
class holder; vyIH<@@p7  
template <> E>|X'I?r^  
class holder < 1 > $ItjVc@U  
  { mOsp~|d  
public : '|zrzU=  
template < typename T > 5FoZ$I  
  struct result_1 hu.o$sV3;  
  { :lcq3iFn  
  typedef T & result; ^!&6 =rb  
} ; eMJ>gXA]  
template < typename T1, typename T2 > Zp9. ~&4o-  
  struct result_2 EJ9hgE  
  { a4__1N^Qj  
  typedef T1 & result;  S=(O6+U  
} ; o[Jzx2A<  
template < typename T > Go)$LC0Mi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }|kFHodo  
  { k||t<&`Ze  
  return (T & )r; S' j g#*$  
} T$xB H  
template < typename T1, typename T2 > ;/j2(O^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >CqzC8JF  
  { E[]5Od5#  
  return (T1 & )r1; No'?8+i  
} ecghY=%  
} ; Hsf::K x  
E+]9!fDy<  
template <> N>!:bF  
class holder < 2 > H4w\e#|  
  { k2U*dn"9U  
public : ?BnU0R_r]  
template < typename T > cQU;PH]  
  struct result_1 -Z"4W  
  { N]A# ecm  
  typedef T & result; (jM0YtrD  
} ; r!mRUw'u  
template < typename T1, typename T2 > ?l0Qi  
  struct result_2 YA4D?'  
  { * j%x  
  typedef T2 & result; mH'~pR>t  
} ;  8b2 =n  
template < typename T > 9{toPED  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Yj{% G  
  { uZ!YGv0^  
  return (T & )r; YX0ysE*V:&  
} 0@ Y#P|QF  
template < typename T1, typename T2 > AG N/kx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i+*!" /De  
  { P=QxfX0B  
  return (T2 & )r2; 2*|T)OA`m,  
} k {*QU(  
} ; ysW})#7X  
&]nx^C8V;  
%;,fI'M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ci~#G[_$S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^`&'u_B!+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7z b^Z]  
b dgkA  
return l(i, j) = r(i, j); H@Z_P p?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;)(g$r^_i  
!(GyOAb  
  return ( int & )i;  ?Y(  
  return ( int & )j; g^'h 4qOa  
最后执行i = j; ,&P 4%N"  
可见,参数被正确的选择了。 qb>41j9_t  
*NmY]  
$C4~v  
I\~[GsDY  
`^bP9X_a  
八. 中期总结 cm< #zu3~S  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8>&@"j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m8q4t ,<J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 va6Fp2n<1*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .uuhoqG0  
EuK}L[Kl  
b3ohTmy4(  
YV O$`W^N  
j9p6 rD  
#De>EQ%  
九. 简化 #,%bW[L<N  
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。 ?d7,0Ex P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PsC")JS  
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: p}1i[//S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p['RV  
  +-*/&|^等 RY , <*  
2. 返回引用。 ^4dE8Ve"@  
  =,各种复合赋值等 s^h@b!'7  
3. 返回固定类型。 j#l=%H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aZOn01v;!&  
4. 原样返回。 Pq;OShU_  
  operator, SH%NYjj  
5. 返回解引用的类型。 9`tK 9  
  operator*(单目)  G 3Z"U  
6. 返回地址。 D)d]o&  
  operator&(单目) sg2;"E@  
7. 下表访问返回类型。 @!sK@&ow@%  
  operator[] d54iZ`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @(t3<g  
  operator<<和operator>> =+zDE0Qs  
uzYB`H<  
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。 VmS_(bM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |7qt/z  
iQ'*QbP'Z  
template < typename Left > pRd.KY -<  
struct value_return z$~x 2<  
  { F9K%f&0 a  
template < typename T > xye-Z\-t  
  struct result_1 g6GkA.!X$  
  { '!HTE` Aj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; po| Ux`u  
} ; K@JZ$  
W__ArV2Z_  
template < typename T1, typename T2 > #@R0$x  
  struct result_2 0dch OUj  
  { Z(mUU]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \ TV  
} ; Rs%`6et}\  
} ; LgqQr6y"  
r/YJ,2!  
=RoG?gd{R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zF1!a  
Abc{<4 z0?  
下面我们来剥离functor中的operator() [9m3@Yd'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FK%b@/7s~  
G@]3EP  
return l(t) op r(t) Hfcpqa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jj4 HJ9  
return op l(t) @!8aZB3odt  
return op l(t1, t2) g'"~'  
return l(t) op cD!,ZL  
return l(t1, t2) op &>sbsx\y  
return l(t)[r(t)] As:O|!F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *dl hRa  
8&<mg;H,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jK|n^5\  
单目: return f(l(t), r(t)); J4Gzp~{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *uvM6F$ut  
双目: return f(l(t)); $y(;"hy  
return f(l(t1, t2)); Obs#2>h  
下面就是f的实现,以operator/为例 M\ATT%b:  
{,>G 1>Yv  
struct meta_divide \DB-2*a"  
  { C:QB=?%;  
template < typename T1, typename T2 > }vndt*F   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (b&g4$!x&5  
  { =sJ?]U  
  return t1 / t2; 8Fn\ycX#"l  
} 77>oQ~q  
} ; 8mI(0m'  
0At0`Q#  
这个工作可以让宏来做: @8d 3  
m1$tf ^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c%H' jB [  
template < typename T1, typename T2 > \ K~W(ZmB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EVmBLH-a  
以后可以直接用 6^`iuC5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  X\^nV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [doEArwn  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s68(jYC7[  
dlu*s(O"  
?qh-#,O9B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "{q#)N  
#{i*9'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > waMF~#PJlt  
class unary_op : public Rettype Bf{u:TCK  
  { 7;>|9k  
    Left l; q lc@$  
public : !eX0Q 2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i%2u>N i^  
GVY7`k"km  
template < typename T > Q,U0xGGz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GZ%vFje_ K  
      { -/f$s1  
      return FuncType::execute(l(t)); *+M#D^qo  
    } {j2V k)\[i  
T{dQ4 c  
    template < typename T1, typename T2 > 0ho;L0Nr'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U^m#!hp  
      { [WwoGg*)mn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #2tmi1 ya  
    } _w^,j"  
} ; %>KbaM1b  
VjQ&A#   
H0l1=y  
同样还可以申明一个binary_op HNzxF nh  
?f?5Kye  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UU=]lWib  
class binary_op : public Rettype 0eY!Z._^  
  { L2H  
    Left l; j.E=WLKV*  
Right r; 8>KUx]AN  
public : 1lw%RM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t"=5MaQk-  
B[b>T=  
template < typename T > +kSu{Tc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b3A0o*  
      { R1];P*>%gZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BT7{]2?&V  
    } gInh+XZs  
p-4$)w~6i  
    template < typename T1, typename T2 > mixsJ}e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JP#S/kJ%3  
      { *X0>Ru[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |{9<%Ok4P  
    } abo=v<mR  
} ; .}IW!$ dq  
O}M-6!%<,  
W[2]$TwT  
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 Xa[k=qFo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =j.TDv'^nd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t3<MoDe7`r  
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。 sz9W}&(j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bzr2Zj{4  
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。。。 O<S.fr,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #&Hi0..y  
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) 2B_|"J  
下面是修改过的unary_op t2[/eM.G  
\VpEUU6^U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JR!-1tnc  
class unary_op jTa\I&s,A  
  { 4H{t6t@-:  
Left l; 5B=uvp|Y  
  "*d6E}wG  
public : s6H.Q$3L  
a?[[F{X9^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Iz0$T.T  
Q'OtXs 80  
template < typename T > EBy7wU`S  
  struct result_1 $1yy;IyR  
  { ]az(w&vqg2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; { 4J.  
} ; U1 _"D+XB  
T^v763%  
template < typename T1, typename T2 > .a4,Lr#q.  
  struct result_2 o[Ffa# sE  
  { wJC[[_"3 I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D$l!lRu8+L  
} ; sq|\!T  
^{M$S0g|N  
template < typename T1, typename T2 > 4=Th<,<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t;* zr*  
  { (*S<2HN5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Am, {Fj  
} +?J  N_aR  
A \/~u"Y  
template < typename T > A@V$~&JCL5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g,,wG k  
  { ?fxM 1<8  
  return OpClass::execute(lt(t)); g89@>?Mn  
} H^d?(Svh  
:-?ZU4)  
} ; Tg{5%~L]   
Q y qOtRk  
Kd:l8%+  
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 %o?)`z9-  
好啦,现在才真正完美了。 ;,77|]<XE  
现在在picker里面就可以这么添加了: r8 9o  
_vTr?jjfK  
template < typename Right > 5r5on#O&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P@v"aa\@2)  
  { 5wue2/gl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9pLe8D  
} x Lan1V  
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。 ]0UYxv%]  
$@PruY3[  
;\K]~  
TiD#t+g  
~4 fE`-O  
十. bind [Hh*lKg  
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。 iT'doF  
先来分析一下一段例子 $_S-R 3L\  
#)'Iqaq7  
)LGVR 3#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} . 1kB8&}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OBWb0t5H?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'I,a 29  
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。 +La2-I  
我们来写个简单的。 uE1;@Dm+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )+N{D=YM  
对于函数对象类的版本: o;@~uU  
pX &bX_F{  
template < typename Func > /@\`Ibe  
struct functor_trait T=PqA)Ym  
  { "z9C@T  
typedef typename Func::result_type result_type; DO~ D?/ia  
} ; v]EMJm6d|  
对于无参数函数的版本: 7Fj8Mp|  
Y_CYx  
template < typename Ret > f1vD{M ;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }+@!c%TCx~  
  { l8G1N[  
typedef Ret result_type; ?^U?ua6  
} ; Jl_W6gY"Z  
对于单参数函数的版本: L6h<B :l  
g+B7~Z5,  
template < typename Ret, typename V1 > ]N 9N][n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }uma<b  
  { Y%;J/4dd  
typedef Ret result_type; .Y6v#VI  
} ; S<7!<]F-  
对于双参数函数的版本: e]VW\ 6J&  
c^I^jg2v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bz/ba *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~cc }yDe  
  { lTC0kh  
typedef Ret result_type; ao)';[%9s  
} ; Gwk$<6E  
等等。。。 ,8r?C!m]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jg$<2CR&  
LDQ,SS,  
template < typename Func > V/#Ra  
struct func_return 5Npxs&Ea  
  { ]hV!lG1_  
template < typename T > UOb` @#  
  struct result_1 ]@ruizb8  
  { 1 ^|#QMT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *v%y;^{k[/  
} ;  x+cL(R  
uH*6@aYPo  
template < typename T1, typename T2 > _0+X32HjJ  
  struct result_2 GST#b6S  
  { @_kF&~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x3i}IC  
} ; lpXGsK H2  
} ; hJ(vDv%  
Ba[,9l[  
W yM1s+@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q=pRe-{  
x*H#?.E  
template < typename Func, typename aPicker > +j{Cfv$do  
class binder_1 =!t;e~^8]  
  { !JXiTI!  
Func fn; ~vz%I^xW  
aPicker pk; TVNgj.`+u!  
public : A,F~*LXm  
qFWN._R  
template < typename T > Srx:rUCv  
  struct result_1 ,NQ!d4 ~D  
  {  igo9~.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t,r]22I,`  
} ; 2PAu>}W*  
`,'/Sdr  
template < typename T1, typename T2 > >e {1e  
  struct result_2 q;,lv3I  
  { bkd`7(r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SE\?8cs]-  
} ; d3:GmB .  
,!_6X9N-h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} # ][i!9$  
'4uu@?!dVk  
template < typename T > a U\|ZCH\]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ": vGs_$  
  { y@!M<#SEzG  
  return fn(pk(t)); 2{?]W/&fS  
} 0BDw}E\  
template < typename T1, typename T2 > T3fQ #p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (ODwdN7;  
  { JwbZ`Z*w  
  return fn(pk(t1, t2)); P7F"#R0QB  
} kBZ1)?   
} ; Q3WI @4  
zjA]Tr  
by<@\n2B:U  
一目了然不是么? ir<e^a  
最后实现bind "`ftcJUd  
lQ?jdi  
8;?4rrS  
template < typename Func, typename aPicker > e ymv/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p XXf5adl<  
  { GqHW.s5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5hmfdj6  
} \'Ae,q|w  
yD~,+}0)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $6Q^u r:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mcQL>7ts  
SO6)FiPy!n  
十一. phoenix I4"p]>Y"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qS\#MMsTd  
kL1<H%1'  
for_each(v.begin(), v.end(), [eD0L7 1[  
( [XY%<P3D  
do_ J- S.m(  
[ _f0AV;S:vd  
  cout << _1 <<   " , " / :F^*]  
] M/6Z,oOU  
.while_( -- _1), 6 ]x?2P%  
cout << var( " \n " ) ~uc7R/3ss  
) qA GjR!=^  
); ]P3m=/w  
12lX-~[["  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l$/pp  
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 $ztsbV}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v\,N"X(,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E<\$3G-do  
Gt.'_hf Js  
KZjh<sjX|  
template < typename Cond, typename Actor > ~bZ =]i  
class do_while 0 cycnOd  
  { m}'_Poc  
Cond cd; XX/gS=NE#.  
Actor act; \Sd8PGl*'  
public : H<Sf0>OA  
template < typename T > (1'DZ xJ&u  
  struct result_1 i"G'#n~e  
  { ?z1v_Jh  
  typedef int result_type; Oin9lg-jR  
} ; (j'\h/  
r""rJzFz'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !uGfS' Vl  
Q7uJ9Y{X  
template < typename T > w6s[|i)&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8vVE  
  { q2X::Yqk  
  do AfA"QCyO  
    { 2Xl+}M.:Y  
  act(t); j+h+Y|4J  
  } hty'L61\z  
  while (cd(t)); fLe~X!#HF  
  return   0 ; Z oXz@/T  
} n>}Y@{<]/  
} ; `r}_92Tt  
59oTU  
FC1rwXL(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }i!+d,|f  
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。 .rK0C)  
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。 geR :FO;\  
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。 yq-~5ui  
下面就是产生这个functor的类: E /H%q|q  
%NQ%6 B  
:C_/K(Rkl  
template < typename Actor > (C. $w  
class do_while_actor 1(Is 7  
  { m~&  
Actor act; <'4Wne.z!  
public : D;!sH?J@+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `Xos]L'w  
W+i^tmj  
template < typename Cond > c6[m'cy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >B{qPrmI  
} ; ]pvHsiI:  
MZz9R*_VS  
j~N*TXkC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H=BI%Z  
最后,是那个do_ s^zlBvr|.  
IMWt!#vuY  
fo,0NxF9  
class do_while_invoker Ixn|BCi60A  
  { ytY\&m  
public : ZhY{,sy?QO  
template < typename Actor > 0i\>(o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Sl8+A+  
  { BHY-fb@R]H  
  return do_while_actor < Actor > (act); M Z"V\6T]  
} 6 >)fNCe`  
} do_; hA ){>B<;  
o:#jvi84F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eF%M2:&c;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9W=(D|,,  
最后来说说怎么处理break和continue &^$@LH3  
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。 PaSwfjOnqr  
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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