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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BjHp3-A'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $oJjgAxcZ  
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, JE#H&]  
dA<SVk*0Q  
.J=QWfqt  
Bat@  
  class filler >;#rK@*&  
  { Y5P9z{X=  
public : ERIF#EY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Js.G hTs  
} ; +HjSU2  
Zad>i w}  
S_^;#=_c  
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: =iB$4d2  
"yl6WG# J  
>jnx2$  
:;IZ|hU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "Z~@"JLb%  
t3*.Bm:^  
}2^qM^,0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W e*uZ?+  
$@w ,9J\  
^E)8Sb9t  
Galh _;=  
二. 战前分析 m|;gl|dTB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m8eoD{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y3bL\d1  
+Y2D @K?)  
\?|^w.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0g Hd{H=  
  /* --------------------------------------------- */ @i#=1)Ze  
vector < int *> vp( 10 ); |+Z-'k~Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ir(U7D  
/* --------------------------------------------- */ R8YU#D (Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q'Uv5p"X  
/* --------------------------------------------- */ 7UqDPEXU]`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4QYStDFe  
  /* --------------------------------------------- */ vbtjPse  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eT?vZH[N  
/* --------------------------------------------- */ `uqe[u;`6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k^#*x2b  
4^9qs%&  
>wR)p\UEb  
s7\Ee-x)s  
看了之后,我们可以思考一些问题: uz:r'+v  
1._1, _2是什么? x7i,jMR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :.f( }sCS  
2._1 = 1是在做什么? ezhfKt]j  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G7KOJZb+D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %|ioNXMu  
UMMGT6s,E8  
IR&b2FTcU  
三. 动工 n\$.6 _@x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L+mHeS l  
#KuBEHr  
:bCswgd[  
wzcv[C-x  
template < typename T > :H]MMe  
class assignment KI].T+I  
  { z~i>GN_  
T value;  .4Mc4'  
public : 0LTsWCUQ6e  
assignment( const T & v) : value(v) {} a=sd&](_  
template < typename T2 > "|N0oEG&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #WE lL2&  
} ; i3) 7Qa[  
|Qpd<L  
g6$\i m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _s:5)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) bd`U  
e?\hz\^  
mZ0_^  
8M]QDgd.  
  class holder D+w ?  
  { vq\L9$WJ  
public : ?5EMDawt  
template < typename T > W@+ge]9m&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0Ca/[_  
  { h?fp(  
  return assignment < T > (t); @udc/J$  
} =(bTS n  
} ; q6o}2<T@  
m6@;!*Y  
\ >#y*W<  
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: Z4{N|h?  
T?1e&H%USV  
  static holder _1; a4]=4[(iu>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y$fF"p G?  
 {+gK\Nz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )/z+W[t  
而不用手动写一个函数对象。 l {\k\Q!4  
<! *O[0s  
@mcP-  
=`!# V/=  
四. 问题分析 \SWuylE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 RGBntp%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Y+EwBg)co  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aCyn9Y$=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D+h`Z]"|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PpSQf14,  
R#ya9GN{  
五. 问题1:一致性 LRdV_O1e6M  
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?| \=(U tro  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bE jQMlb  
m$g{&  
struct holder =7S\-{  
  { I@1VX5  
  // yJ(ITJE_Z  
  template < typename T > H.O&seY  
T &   operator ()( const T & r) const ir_X65l/2  
  { N`vPt?@  
  return (T & )r; ^@Qi&g`lr?  
} \ZFQ?e,d  
} ; q~J oGTv  
z}1xy+  
这样的话assignment也必须相应改动: }o^A^  
g&4~nEp  
template < typename Left, typename Right > z/KZ[qH\  
class assignment j#e.rNG  
  { kP)o=\|W{z  
Left l; ~RXpz-Ye  
Right r; 'Y[A'.*}4  
public : u- [t~-(a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q$)|/Y))  
template < typename T2 > jAK{<7v4U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #tZf>zrs  
} ; A'( 7VJ  
*yaX:,'\$  
同时,holder的operator=也需要改动: Tj=dL  
_GO+fB/Q1  
template < typename T > u`pROd/ R5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {(OIu]:  
  { e5ru:#P.p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *>'2$me=  
} h)_Gxe"x  
sJb)HQ,7x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DAnb.0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [tqO}D  
T;4` wB8@  
return l(rhs) = r; kz0=GKic  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2Nn1-wdhb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JblmXqtC  
z8[H:W#G  
template < typename Tp > .H^P2tp  
class constant_t 'yd@GQM&  
  { ~" 0@u  
  const Tp t; JT|u;Z*n  
public : @vQa\|j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GzFE%< 9F  
template < typename T > ,<3uc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Hl3)R*&'J  
  { 3u*hT T  
  return t; wm=RD98  
} kwHqvO!G  
} ; VkpHzr[k  
k\pDJ7wF^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mi}I0yhVm  
下面就可以修改holder的operator=了 5_)@B]~nM  
3eTrtCe$  
template < typename T > YN@6}B#1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NLQE"\#a  
  { 'e]HP-Y<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OB6J.dF[%  
} G*\abL  
5#0e={X  
同时也要修改assignment的operator() Ud#X@xK<h  
T^$g N|  
template < typename T2 > <jUrE[x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >`89N'lZBm  
现在代码看起来就很一致了。 %l} Q?Z  
0)AM-/"  
六. 问题2:链式操作 ku9@&W+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nlzW.OLM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ALd]1a&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \2Og>{"U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Xlv#=@;O]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3@)obb  
e40udLH~x  
template < typename T > JoCA{Fa}  
struct result_1 ,;.B4  
  { 0/\PZX+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 't( }Rq@  
} ; {/d4PI7)tK  
{7?9jEj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &$qF4B*  
\Mb(6~nC  
template < typename T > BWUt{,?KU  
struct   ref j1YH9T#|D  
  { o\ngR\>  
typedef T & reference; py{eX`(MS  
} ; VLsh=v   
template < typename T > [?chK^8  
struct   ref < T &> A Jyq>0p  
  { :N@U[Wx0A  
typedef T & reference; +z-[s6q2m  
} ; MZ|\S/  
Yb[n{.%/g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d/{Q t  
53 @oP  
template < typename T > (*,8KLV_i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7DtIVMiK  
  { <%z@  
  return l(t) = r(t); 1E8H%2$ V  
} S _!hsY  
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。 }:`5,b%Y_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V+lRi"m?|  
w[(n>  
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 {-@~Q.&}v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NZLXN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &%^K,Q"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6eQsoKK  
最后的布局是: nr OqH  
                Add 9ilM@SR  
              /   \ )Zas x6`  
            Divide   5 vsKl#R B  
            /   \ vwKw?Z0%J  
          _1     3 [O2h- `  
似乎一切都解决了?不。 +YTx   
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。 &Y1`?1;nw  
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。 uBmxh%]C~  
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: }A|))Ao|  
Wo{K}  
template < typename Right > 0G5'Y;8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :pwa{P  
Right & rt) const |;P^clS3  
  {  tPA:_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '61i2\[lZQ  
} {XtoiI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~r<p@k=.#0  
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。 Xo Y7/&&  
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。 @,k7xm$u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nfX12y_SXL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2"@Ft()]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? K;x~&G0=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: cw;co@!$  
GR%{T'ZD`  
template < class Action > b,dr+RB  
class picker : public Action ic-IN~J-  
  { Ep mJWbU  
public : >uTPjR[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [Tb\woU  
  // all the operator overloaded H"+wsM^@  
} ; exQ#<x*  
&]< 3 ~6n  
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。 (/K5!qh  
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: D`Gt  
^agj4$  
template < typename Right > =EW3&+Lt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vX+.e1m  
  { qD-fw-,:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ ?iqqG.  
} QH~Jy*\+PX  
G>%AZr{M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?*H9-2W@  
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。 3B{[%#vO  
?,07;>&  
template < typename T >   struct picker_maker d+6]u_J  
  { ;i\C]*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F$Q04Qw  
} ; 5Z{_m;I.   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4T`&Sl  
  { B'}"AC"  
typedef picker < T > result; +8AvTSgX%  
} ; )TU<:V  
h*Je35  
下面总的结构就有了: tPU-1by$  
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。 Uoj i@  
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。 s<vs:jna  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t`5j4bdG  
至此链式操作完美实现。 zA s&%OjG  
A59gIp*>  
MzzKJ;wbC6  
七. 问题3 ^e%}[q[>|  
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。 A W HU'  
r`6:Q&&  
template < typename T1, typename T2 > 5& !'^!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h^oH^moq<  
  { #. ct5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1fFj:p./l_  
} LjaGyj>)  
UTCzHh1  
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: q[ d)e6  
y-9+a7j  
template < typename T1, typename T2 > +xp]:h|  
struct result_2 | o0RP|l  
  { Hi7y(h?wj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :#u}.G  
} ; r_U>VT^E:  
rk|@B{CA;  
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? Zx{96G+1  
这个差事就留给了holder自己。 bik*ZC?E  
    >(3\k iYS  
T8XY fcc*h  
template < int Order > U O<:.6"  
class holder; |P~;C6sf  
template <> jL>:>r  
class holder < 1 > 8W+5)m.tp  
  { t-7og;^8k  
public : p[v#EyoC  
template < typename T > CO^Jz  
  struct result_1 cCi I{  
  { >w|*ei:@S  
  typedef T & result; "A3dvr  
} ; )TJS4?  
template < typename T1, typename T2 > }Qr6 l/2  
  struct result_2 x83a!9  
  { )oU)}asY  
  typedef T1 & result; 2.lgT|p  
} ; x/mp=  
template < typename T > o 3N]`xD'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $_D6_|HK  
  { 6f)2F< 7  
  return (T & )r;  HpW 42  
} KE}H&1PjU  
template < typename T1, typename T2 > #sB,1"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;inzyFbL=  
  { p_2pU)%  
  return (T1 & )r1; DWiBG  
} 2oVV'9;B  
} ; DN8}gl VxV  
~i0R^qfr  
template <> / T c=  
class holder < 2 > |/`%3'4H  
  { ,EpH4*e  
public : aFj.i8+  
template < typename T > 4n0xE[-  
  struct result_1 /)>S<X  
  { cYNV\b4-  
  typedef T & result; lr@#^  
} ; 8g~EL{'  
template < typename T1, typename T2 > q]% T:A=  
  struct result_2 T:iP="?{  
  { _. V?A*  
  typedef T2 & result; Sq2P-y!w  
} ; NHQF^2\\  
template < typename T > 3l1cyPv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jO~:<y3 =  
  { X~9j$3lUBR  
  return (T & )r; =L-I-e97@  
} F<&!b2)ML  
template < typename T1, typename T2 > LnsD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )?aaBaN$  
  { I f-_?wZe  
  return (T2 & )r2; 1zxq^BI  
} 0CExY9@Wq  
} ; ~I=Y{iM  
O(Jj|Z  
"3CJUr:Q  
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> >。 (bp9Pjw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D=r))  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O9M{  ).  
0s#Kp49-  
return l(i, j) = r(i, j); 9N8I ip]w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M8&}j  
MCTsi:V>+  
  return ( int & )i; \nqkA{;B{  
  return ( int & )j; p0:kz l4$  
最后执行i = j; DKL@wr}8  
可见,参数被正确的选择了。 ]0V}D,V($  
'jg3  
#Pk$L+C  
YDJ4c;37  
i[jJafAcN  
八. 中期总结 XXZaKgsq  
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: U(>4s]O6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6IcNZ!j98  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cre;P5^E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J3RB]O_  
<O<LYN+(  
(!L5-8O  
`)iY}Iu  
J:*-gwv9*m  
y046:@v(  
九. 简化 /1UOT\8U  
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。 jKIxdY:U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {Azn&|%.t  
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: 9pn>-1NJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v X~RP *  
  +-*/&|^等 1Na@|yY  
2. 返回引用。 1/+C5Bp*  
  =,各种复合赋值等 >SF Uy\3  
3. 返回固定类型。 =ac_,]z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tC?=E#3 V  
4. 原样返回。 n: ui  
  operator, 5 |0,X<&  
5. 返回解引用的类型。 MM_k ]-7  
  operator*(单目) #p(h]T32  
6. 返回地址。 Fxs;Fp  
  operator&(单目) ;ea] $9  
7. 下表访问返回类型。 `:8J46or  
  operator[] pIV-kI:w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 olB)p$aH#  
  operator<<和operator>> & F:IIo7  
"Mw[P [w*  
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。 7"F*u :  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ks^6.)  
Y_&g="`Q  
template < typename Left > !l?.5Pm])  
struct value_return b \KL;H/  
  { GE;e]Jkjn  
template < typename T > rEhX/(n#  
  struct result_1 Xazo 9J  
  { ok^d@zI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =' ZRfb&  
} ; )~4II.`%^  
Mv 544>:  
template < typename T1, typename T2 > "I?Am&>'  
  struct result_2 n9w9JXp;!  
  { `+'rib5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x9/H/'  
} ; kE>0M9EdH  
} ; o./.Q9e7  
+y7;81ND  
6*4's5>?D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }jt?|dl1  
E1dD7r\  
下面我们来剥离functor中的operator() KH)D 08  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oVA?J%EK  
OMhef,,H  
return l(t) op r(t) h^,8rd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1wzqGmjmt  
return op l(t) (fNUj4[  
return op l(t1, t2) v 8T$ &-HJ  
return l(t) op 'w>_+jLT  
return l(t1, t2) op #/"8F O%~p  
return l(t)[r(t)] WV3|?,y]qm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W>r#RXmh  
?]fF3SJk  
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: 2XTPBZNe  
单目: return f(l(t), r(t)); bmNq[}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7{e{9QbJ4  
双目: return f(l(t)); LTNj| u  
return f(l(t1, t2)); 3 !Sp0P  
下面就是f的实现,以operator/为例 :q8b;*:  
3czeTj  
struct meta_divide UNijFGi  
  { =PRx?q`d  
template < typename T1, typename T2 > S)QAXjH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;Op3?_  
  { +4[^!q* H  
  return t1 / t2; ]{"Br$  
} Hsih[f  
} ; ZX ?yL>4  
D3|oOOoG  
这个工作可以让宏来做: TG}*5Z`  
0TfS=scT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  tz#gClo  
template < typename T1, typename T2 > \ mRB   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xe7O/',pa=  
以后可以直接用 I1[g&9,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A7(hw~+@  
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 u` oq(?|  
(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。。。) Fk(JSiU  
(P&4d~) m  
rl9. ]~  
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 ?$f)&O  
uwRr LF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wi9DhVvc 0  
class unary_op : public Rettype 0ye!R   
  { 4}`  
    Left l; R'kyrEO  
public : (D@A74q\'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /R>nr"  
| 8qBm  
template < typename T > bSVlk`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e]jH+IR:>  
      { jTLSdul+  
      return FuncType::execute(l(t)); XU+<?%u}z  
    } TCT57P#b  
SQeRSz8bK4  
    template < typename T1, typename T2 > YF+n b.0.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dw.F5?j`b  
      { Wf{O[yL*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V([~r,  
    } kdb(I@6  
} ; F4<O2!V  
?<G]&EK~~]  
V5p= mmnA,  
同样还可以申明一个binary_op :>p8zG  
h3T9"w[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9f\/\L  
class binary_op : public Rettype W8lx~:v  
  { 5,)Q w  
    Left l; LH:i| I  
Right r; p7:{^  
public : rDm'Z>nTf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jy]JiQ B  
`DT3x{}_S  
template < typename T > )xb|3&+W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rb(SBa  
      { >J|]moSVA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a_h]?5 :c  
    } [:^-m8QC  
K |DWu8  
    template < typename T1, typename T2 > 88c<:fK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $lhC{&tBV  
      { ~rjTF!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5OoN!TEM  
    } }du XC[6  
} ; :VF<9@t  
"B_K XL  
cUDoN`fSl,  
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 V/LQ<Yke  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RT>{*E<I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) - Ij&  
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。 rHP%0f 9:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &-5_f* {  
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。。。 _-5,zP R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rp5(pV 7*  
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) 191&_*Xb  
下面是修改过的unary_op PQ@L+],C  
kNqH zo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [o*7FEM|<  
class unary_op L28*1]\Jh  
  { ;Jd3u -  
Left l; 6\61~u~  
  I |# 5NE6  
public : W+*5"h  
*m2=/Sh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *Z_C4Tj  
iMfngIs |  
template < typename T > d&#~ h:~  
  struct result_1 >a3p >2  
  { V5U?F6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vSonkJ_  
} ; ={hX}"*D  
JoSJH35=:  
template < typename T1, typename T2 > OLI$1d_  
  struct result_2 Tr^nkD{  
  { KRjV}\}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4e;QiTj  
} ; J<Pw+6B~  
L.]$6Q0  
template < typename T1, typename T2 > &sF^Fgg{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r!,}Z=cGe  
  { s&GJW@ |  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); udeoW-_  
} i|1^+;  
qYhs|tY)  
template < typename T > OM{WI27  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const inlk++Og  
  { 97)/"i e  
  return OpClass::execute(lt(t)); s|y:UgD  
} b*ef);  
GJqE!I,.  
} ; *6(kbes  
`gKf#f  
MQKfJru7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .5!t:FPOv  
好啦,现在才真正完美了。 gl).cIpw  
现在在picker里面就可以这么添加了: fu$R7  
fL]Pztsk+  
template < typename Right > O0>A+o[1F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [%&ZPJT%i  
  { % >;#9"O4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XR!us/U`a  
} n<B<93f/  
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。 /pp1~r.s?>  
j1 =`|  
oq*N_mP0  
UJs$q\#RO  
 JMdPwI  
十. bind r < cVp^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3Tq\BZ  
先来分析一下一段例子 ^9-&o  
X>?b#Eva  
n&A'C\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^T~gEv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lD{Aa!\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  )J?{+3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0kDK~iT  
我们来写个简单的。 -7!&@wuQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lr`1TH,  
对于函数对象类的版本: DQwGUF'(  
y$<Vha  
template < typename Func > ttXjn  
struct functor_trait L,; D@Xi  
  { N N|u_  
typedef typename Func::result_type result_type; yPw'] "  
} ; Tlj:%yK2  
对于无参数函数的版本: fm~kM J  
n4lutnF  
template < typename Ret > |j3'eW&=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0j(M* sl  
  { <5=JE*s$NS  
typedef Ret result_type; Z0De!?ALV\  
} ; 2DD:~Tbi  
对于单参数函数的版本: 7hy&-<  
rxO2QQ%V  
template < typename Ret, typename V1 > fSDi- I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~:km]?lz0  
  { e?bYjJ q  
typedef Ret result_type; 76.{0 c  
} ; +h_ !0dG  
对于双参数函数的版本: U:F/ iXz  
4.RG4Jq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~XeFOM q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *Ei|fe$sa  
  { 0q\7C[R_  
typedef Ret result_type; `"@X.}\  
} ; CQ;]J=|<_  
等等。。。 A8A ~!2V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oUQ07z\C  
@Mvd'.r<;  
template < typename Func > i ZL2p>  
struct func_return c"!lwm3b  
  { 09o~9z0  
template < typename T > }IEb yb  
  struct result_1 G;3~2^lB\  
  { zY+Fl~$S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >+5?F*`\D*  
} ; ;@h0qRXW:h  
:R):b  
template < typename T1, typename T2 > pdd/D  
  struct result_2 #E0t?:t5bk  
  { b%f[p/no  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2k6 X,  
} ; 1+`l7'F  
} ; ^w~23g.  
qz4^{  
*c[2C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S]sk7  
%7`f{|.  
template < typename Func, typename aPicker > !QmzrX}h  
class binder_1 qW 1V85FG  
  { :Sg_t Of  
Func fn; p (FlR?= S  
aPicker pk; k#bu#YZk  
public : wiX~D  
9{j66  
template < typename T > c.\O/N   
  struct result_1 9t@:4O  
  { ~](fFa{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OPBt$Ki  
} ; UueD(T;p  
z=&z_}M8  
template < typename T1, typename T2 > 0:KE@=  
  struct result_2 e$c?}3E!z  
  { (SVWdgb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -oz`"&%  
} ; 9s +z B  
+D#Zn!P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8&"(WuZ@  
acd:r%y  
template < typename T > 1r r@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !S%6Uzsj  
  { zm9TvoC%}  
  return fn(pk(t)); CBf7]n0H  
} CLKov\U\  
template < typename T1, typename T2 > CGw--`#\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pO<-.,  
  { 6)\dBOz  
  return fn(pk(t1, t2)); m xw dugr`  
} 2W M\e lnA  
} ; u!N{y,7W)  
h06ku2Q  
=R*Gk4<Y  
一目了然不是么? v;y0jD#b  
最后实现bind nD" ~?*Lt  
V@=V5bZLs  
%,b X/!  
template < typename Func, typename aPicker > &Y@#g9G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3HyhEVR-#~  
  { ANH4IYd3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P];JKE%  
}  V[pvJ(  
C-P06Q]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c.H?4j7ga  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PBks` |+  
RK9>dkW  
十一. phoenix | P6EO22p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I.}1JJF*   
_baYn`tFw-  
for_each(v.begin(), v.end(), s_jBu  
( 4aZCFdc  
do_ g( 0;[#@  
[ P 2n2 Qt2  
  cout << _1 <<   " , " MrE<vw@he  
] Ni[4OR$-O  
.while_( -- _1), UkR3}{i  
cout << var( " \n " ) guN4-gGDr<  
) b'>8ZIY  
); ;i#LIHJ  
\9)[ #Ld  
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: Mj0Cat=  
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 p}]q d4j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >',y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;kaHN;4?  
{7Cx#Ewd  
pt:;9hA  
template < typename Cond, typename Actor > 7INk_2  
class do_while Ri:p8  
  { OsW"CF2  
Cond cd; X<Za9  
Actor act; mp `PE=  
public : 67<CbQZoN3  
template < typename T > 1q~LA[6  
  struct result_1 6i@ub%qq  
  { $CtCOwKZ  
  typedef int result_type; #t71U a  
} ; Pw}_[[>$  
y[HQBv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 993d/z|DX  
7#4%\f+'t  
template < typename T > 'ND36jHcRD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q G ;-o)h  
  { }X1.Wt=?  
  do *M!kA65'  
    { `ENP=kL(+  
  act(t); ./maY1>T  
  } 9EgP9up{6!  
  while (cd(t)); {Qtq7q.  
  return   0 ; p?myuNd[  
} 5}<[[}(  
} ; %<U{K;  
$^vP<  
;e;\q;GP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >_Uj?F:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k8&FDz  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Tx+ p8J|Yr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 g5R,% 6  
下面就是产生这个functor的类: #4y,a_)  
A o3HX  
i>Iee^_(  
template < typename Actor > 7Jx%JgF  
class do_while_actor )*[ ""&  
  { AUAI3K?  
Actor act; d7~j^v)=^  
public : qc0 B<,x7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} atnQC  
('WY5Yps  
template < typename Cond > D9^7m j?e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z\!rH "8  
} ; *( *z|2  
agY5Dg7  
Kfjryo9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ="lI i$>O  
最后,是那个do_ 8IWw jyRr  
*CUdGI&  
vv h.@f  
class do_while_invoker ;5M<j3_*  
  { b7'F|h^  
public : *]!l%Uf%  
template < typename Actor > } J;~P 9Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iBHw[X,b  
  { t{ H 1u  
  return do_while_actor < Actor > (act); STlPT5e.}  
} .YiaXP  
} do_; =jUnM> 23  
56ZrCr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jM\ %$_/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DyX0 xx^  
最后来说说怎么处理break和continue @ KJV1t`  
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。 ?>)yKa#U  
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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