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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wT>~7$=L{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gr8%%]1!0  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, X`Jo XNqm  
wmB_)`QNP  
Bk2j|7  
cyTBp58  
  class filler Xc8 XgZk  
  { p>9|JMk  
public : aExt TE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .NSV%I  
} ; G(;R+%pu  
u8r<B4k  
B]#^&89wG)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F_d>@-<  
WG]`Sy  
q{CD:I:-  
U uEm{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Dt:NBN  
Iq@&?,W  
KD^n7+w%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @fh:lsw  
7Q0vwKC8>  
w`I+ 4&/h  
iiLDl  
二. 战前分析 {M ^5w  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Bg.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Oj8xc!d'  
\5P 5N]]  
x T1MW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]O&\Pn0q  
  /* --------------------------------------------- */ 3Pgld*i7  
vector < int *> vp( 10 ); Z9q1z~qSQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ac%x\e$  
/* --------------------------------------------- */ L ARMZoyi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^TEFKx}PX  
/* --------------------------------------------- */ szUJh9-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *-X`^R  
  /* --------------------------------------------- */ LbUH`0:%t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p`)Mk<`dYD  
/* --------------------------------------------- */ C 8KV<k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'l $ViNq;  
'37 <+N  
'OI(MuSn  
ib%'{?Q.  
看了之后,我们可以思考一些问题: k2/t~|5  
1._1, _2是什么? w0PAtu  
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。 R5N~%Dg)3  
2._1 = 1是在做什么? PwnfXsR  
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。 dR!x)oO=  
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。 SZD7"m4  
B|ctauJ  
vD76IG jm  
三. 动工 3$4I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {[~dI ~  
G * =>  
sL)7MtNwy  
"EBCf.3-  
template < typename T > :u`gjj$:s  
class assignment KM9H<;A  
  { nQ@<[KNd  
T value; KEjMxOv1  
public : {]]#q0|  
assignment( const T & v) : value(v) {} tQE<'94A  
template < typename T2 > "2ZuI; w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L| ]fc9W:  
} ; 2"EaF^?\  
-ND1+`yD  
!@>q^_Gez  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Uc9hv?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %gu|  
C9 j{:&  
,z~"Mst  
NAX`y2z  
  class holder !NMiWG4R  
  { D< 0))r  
public : VV"w{#XKw  
template < typename T > Uf9L*Z'6il  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '.]<lh!  
  { LKgo(&mY  
  return assignment < T > (t); M_h8{  
} +z<GycIc?K  
} ; y ~Fi  
B\tm  
70{B/ ($  
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: ujf7r`;u.  
M'JCT'(X  
  static holder _1; Q_`EKz;N{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :}CcWfbT  
xy]oj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z.;!Pj  
而不用手动写一个函数对象。 piFZu/~Gq\  
8WpZ "  
Ec&_&  
_6 @GT  
四. 问题分析 0nZQ" {x  
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。 ~9#'s'  
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。 q4g)/x%nc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F{Oaxn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W4(GI]`_+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EUW>8kw0  
~-UO^$M-  
五. 问题1:一致性 wli H3vA_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /4;Sxx-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ji<(}d~L*  
4m6/ ba  
struct holder =s9*=5r8  
  { sF3@7~m4  
  // \f7R^;`_<R  
  template < typename T > T(Ji%S >  
T &   operator ()( const T & r) const x,HD,VQR/  
  { 55/)2B2J  
  return (T & )r;  r}}2 Kl  
} !6hV|2aJy  
} ; sl:1P^b  
K^P&3H*(/n  
这样的话assignment也必须相应改动: :i|Bz6Ht4  
<fHN^O0TS  
template < typename Left, typename Right > LtPaTe  
class assignment Hc-up.?v'v  
  { yq[. WPve  
Left l; lYmxd8  
Right r; :<HLw.4O  
public : ;]k\F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YMVmpcz  
template < typename T2 > ;rV+eb)I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _{n4jdw%(  
} ; ^oR qu  
4'td6F  
同时,holder的operator=也需要改动: & Zjs  
@"H7Q1Hg!*  
template < typename T > 7~);,#[ky  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Eqi;m,)  
  { 'F3@Xh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sFHqLG{/  
} 'uF-}_ |  
n@6vCdk.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ={51fr/C%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7=s0Pm  
yCuLo`  
return l(rhs) = r; @d:GtAW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P9 y+rF.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9@}5FoX"  
P=7X+}@  
template < typename Tp > SVObJsB^  
class constant_t !s:_>P`MQ  
  { gLg.mV1<  
  const Tp t; <$ qT(3w<y  
public : #fk1'c2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I@IE0+ [n  
template < typename T > gX*j|( r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0|g@; Pc  
  { {`-AIlH(  
  return t; Hp5.F>-  
} vy` lfbX@  
} ; "H=N>=g0E  
%Y,Ru)5}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8l'W[6  
下面就可以修改holder的operator=了 q>wO=qWx  
+hX =  
template < typename T > Y!+H9R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hj{)6dBX%  
  { bYqv)_8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;+bF4r@:+  
} 0/1=2E ^,  
QO>';ul5  
同时也要修改assignment的operator() rITA-W O  
/qMiv7m~Q  
template < typename T2 > `jyyRwSoe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6:AEg  
现在代码看起来就很一致了。 Af r*'  
O*Y?: t  
六. 问题2:链式操作 cc>b#&s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CIf@G>e-  
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。 k7j[tB#  
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。 CD5% iFy  
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。 My Ky*wD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D!ASO]  
; 6PRi/@  
template < typename T > R_>.O?U4  
struct result_1 hwA&SS  
  { gXU(0(Gq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Y?<58[!)  
} ; 5<Uh2c  
W*Ow%$%2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i`W~-J  
QcJC:sP\>  
template < typename T > mU"Am0Bdjq  
struct   ref Y[_|sIy*  
  { W*DK pJy  
typedef T & reference; _1mpsY<k  
} ; o^Lq8u;i*  
template < typename T > E " >`  
struct   ref < T &> o7WAH@g  
  { ijvDFyN>  
typedef T & reference; bC98<if  
} ; =qpGAv_#  
k+*pg4 '  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |QMmF"0  
6 EfBz  
template < typename T > :RxMZwa=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iX<" \pV  
  { g$zGiqzMK  
  return l(t) = r(t); H=w):kL|  
} vVIN D  
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。 J*Ie# :J]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +6$ -"lf  
(:O6sTx-hE  
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 <&gs)BY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T>7N "C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "6U@e0ht  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <QC7HR  
最后的布局是: uPapINj  
                Add &:u3-:$:9  
              /   \ #I*{_|}=  
            Divide   5 9Kg yt  
            /   \ sC.r$K+k5  
          _1     3 `9gV8u  
似乎一切都解决了?不。 >B=s+ }/ME  
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。 7l[ @c|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。 i$`o,m#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ZJc{P5a1J  
r:$*pC&{  
template < typename Right > m#i4_F=^b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xx|D#Z}G  
Right & rt) const |yz o|%]3  
  { -iY-rzW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 60 cQ3.e  
} f F)M'C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N ~fE&@-  
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。 ULBEe@ s  
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。 jT< I`K*  
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。 ?1c7wEk  
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。  ;(J&%  
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? x DN u'  
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: j@^zK!mO  
c q[nqjC=  
template < class Action > -Eig#]Se3  
class picker : public Action zi_$roq=)  
  { ARt{ 2|  
public : !8T04988j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z5 @i"%f  
  // all the operator overloaded _+nk3-yQw  
} ; Tx]p4wY:D  
:uB?h1|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b 9"t%R9/Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: UN F\k1[  
/5z,G r  
template < typename Right > " DLIx}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jkta]#O  
  { B!;:,(S~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r_T"b  
} ;%(sbA  
HRrR"b9:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FG+pR8aA$  
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。 = $^90Q,Z;  
}*}F_Y+  
template < typename T >   struct picker_maker D`!BjhlW  
  { q_`j-!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !bCL/[  
} ; =nc;~u|]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <#57q%  
  { X%znNx  
typedef picker < T > result; 4lpcJ+:o  
} ; AXte&l=M  
&A.0(s  
下面总的结构就有了: lMh>eX  
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。 LyNmn.nN  
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。 reArXmU<u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !iNwJ|0  
至此链式操作完美实现。 C4d'z(<  
jO5R~O`  
l0URJRK{*  
七. 问题3 4X7J~  
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。 rNo/H<J%+j  
hGw}o,g  
template < typename T1, typename T2 > .9=4Af  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `q* p-Ju'  
  { ~x/ka43  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y!}XlllV  
} = M4:nt  
iR./9}Ze  
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: 9W]OtSG  
1n}#54  
template < typename T1, typename T2 > 8> $=p4bf  
struct result_2 ,Eh]Zv1 AE  
  { 9QB,%K_:4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "*j8G8  
} ; hY%} x5ntU  
6__!M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *QWOW g4w  
这个差事就留给了holder自己。 rC!"<  
    v0! 1W  
\}W3\To_  
template < int Order > T?d}IDv1  
class holder; cN?/YkW?]  
template <> j$XaO%y)  
class holder < 1 > /5"T46jD  
  { .K(9=yh  
public : vY|YqWt  
template < typename T > H lM7^3(&  
  struct result_1 %HtgZeY  
  { Z|N$qm}  
  typedef T & result; R"JXWw  
} ; Gos# =H  
template < typename T1, typename T2 > Y@#N_]oXj  
  struct result_2 trrK6(p  
  { BY[7`@  
  typedef T1 & result; t2OBVzK  
} ; ok:L]8UN 3  
template < typename T > B0)|sH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3)#Nc|  
  { #}@8(>T  
  return (T & )r; `[#id@Z1  
} ]1>R8  
template < typename T1, typename T2 > chUYLX}45  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !03JA9lo  
  { ;L-)$Dy4  
  return (T1 & )r1; #\}FQl6  
} Ug546Bz  
} ; {5{VGAD&]>  
#X %!7tU6  
template <> Me? I8:/  
class holder < 2 > y9R%%i  
  { .N.RpRz{f  
public : #-f9>S9_  
template < typename T > ZYY2pY 1  
  struct result_1 P*7G?  
  { Y Z8[h`z  
  typedef T & result; >K4Nn(~ys  
} ; BgUp~zdo  
template < typename T1, typename T2 > z_R^C%0k  
  struct result_2 /@1YlxKF  
  { un~`|   
  typedef T2 & result; l5VRdZ4Uf  
} ; =. \hCgq  
template < typename T > +"BJjxG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f -F}~S  
  { hF@%k ;I  
  return (T & )r; zng.(]U/?H  
} ovM;6o  
template < typename T1, typename T2 > /J_ ],KdU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zT6nC5E  
  { =M*pym]QSY  
  return (T2 & )r2; nr -< mQ  
} !DSm[Z1  
} ; 82EvlmD  
D QxuV1  
1Hr1Ir<KR  
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> >。 7 rRI-wZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f"j9C% '*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1_f+! ns#  
Udtz zka  
return l(i, j) = r(i, j); ElB[k<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c"lwFr9x7  
T"za|Fo  
  return ( int & )i; W3>9GY90R  
  return ( int & )j; V-go?b`  
最后执行i = j; F09%f"9  
可见,参数被正确的选择了。 "h[)5V{  
fvH{ va.  
R59iuHQ[  
m^qFaf)6  
K`9~#Zx$  
八. 中期总结 %} zkmEY.e  
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: 4D<C;>*/b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O<L=N-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U*Y]cohh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2/V%jS[4#y  
|T/OOIA=sI  
a5 ZXrWv  
9XDSL[[  
x X3I`  
Q[NoFZ V!  
九. 简化 ~>9G\/u j  
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。 bK0(c1*a[e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jR[c3EA ;  
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: &a=rJvnIO&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8+gp"!E  
  +-*/&|^等 j?|Vx'  
2. 返回引用。 [s]$&  
  =,各种复合赋值等 `3VI9GmQ  
3. 返回固定类型。 K.wRz/M& g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1irSI,j%z  
4. 原样返回。 >5kz#|@P  
  operator, F5cN F 5  
5. 返回解引用的类型。 H^S<bZ  
  operator*(单目) :P2!& W  
6. 返回地址。 <^5$))r  
  operator&(单目) !x R9I0V5  
7. 下表访问返回类型。 p\;8?x  
  operator[] %RtL4"M2j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zo "L9&Hzo  
  operator<<和operator>> gvWgw7z  
/LWk>[Z;  
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。 ;-py h(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6AY( /N8V  
L7(FD v,?  
template < typename Left > e/+.^ '{  
struct value_return t(roj@!x_o  
  { q\i&E Rr  
template < typename T > [DeDU:  
  struct result_1 Ty{ SZU J  
  { fm^`   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VUUnB<j  
} ; <v'[Wl@hq  
nZ'jjS[!  
template < typename T1, typename T2 > Nk\ni>Du3  
  struct result_2 ,ps?@lD  
  { OZf@cOTWK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ai?J  
} ; 2Ul8<${c{  
} ; EHf,VIC8  
V~/@KU8cH  
'9.@r\g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NV/paoyx:*  
iOv>g-t:  
下面我们来剥离functor中的operator() =e#h;x2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n]4Elrxx  
(#>X*~6  
return l(t) op r(t) B;8Zlm9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O-p`9(_m  
return op l(t) DN=W2MEfc  
return op l(t1, t2) =kwz3Wv  
return l(t) op l(Hz9  
return l(t1, t2) op :qj^RcmVPL  
return l(t)[r(t)] /2=9i84  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w<!,mL5 N  
\l3z <\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =d"5k DK-m  
单目: return f(l(t), r(t)); LD?\gK "  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #Pd__NV"\  
双目: return f(l(t)); *74/I>i  
return f(l(t1, t2)); 19O    
下面就是f的实现,以operator/为例 -U$;\1--  
hTEb?1CXU  
struct meta_divide s Adb0 A  
  { }8}`A\ dgV  
template < typename T1, typename T2 > J^#g?RHN>m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \DE, ,  
  { C"5P7F{  
  return t1 / t2; fHZ9wK>  
} i qxMTH#!  
} ; 1|G\&T   
yId1J  
这个工作可以让宏来做: Y[PC<-fyf  
aLW3Ub{h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sw>>]UjU  
template < typename T1, typename T2 > \ D[]0/+,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ipGxi[Vav  
以后可以直接用 ( ?(gz#-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +U ziO#D  
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 _0^>^he  
(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。。。) !+Y+P?  
-"H$ &p~  
k&5T-\q  
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 )n9,?F#l  
K fVsnL_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NM:$Q<n  
class unary_op : public Rettype j7w9H/XF}  
  { W58?t6! =  
    Left l; {y5 L  
public : <"p-0=IgJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l SKq  
FhBV.,bU,m  
template < typename T > y?r`[{L(lA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M/[_~  
      { ;m.6 ~A  
      return FuncType::execute(l(t)); eTgtt-;VR  
    } Ug0c0z!b  
,{(XT7hr  
    template < typename T1, typename T2 > {*8G<&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =6\^F i  
      { rZB='(?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (4q/LuP^d  
    } j$6Q]5KdoS  
} ; ,2FI?}+R  
iE;F=Rb  
oVp/EQ  
同样还可以申明一个binary_op rzie_)a Y%  
Au)~"N~p?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ` wj'  
class binary_op : public Rettype R64f0N K.  
  { 6)i>qz).  
    Left l; s}UJv\*  
Right r; LTA0WgzR)  
public : ,vMAX?c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Oop6o $k  
wmR~e  
template < typename T > ^@=4HtA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lqrI*@>Tz  
      {  yoe@]c=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =5^1Bl  
    } 2-UD^;0  
$g VbeQ  
    template < typename T1, typename T2 > =tA;JB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H ~fF; I  
      { qG~6YCqii  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `?l /HUw  
    } 8n2;47 a  
} ; <f.Eog  
.dxELSV  
{gu3KV  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w9"~NK8xzM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;{R;lF,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jHHCJOHB8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 O+< +yQl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "8?Fl&=Q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Dz2Z (EXI~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eYkg4O'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Pq{p\Qkj  
下面是修改过的unary_op S{MB$JA  
U %BtBPL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )OQ<H.X  
class unary_op ?0sTx6x@  
  { GCr]x '  
Left l; #M#$2Vt  
  x)$0Nr62D  
public : bJ6C7-w:wa  
Q;q{1M>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T?Z^2.Pvc  
\C>vj+!cJ  
template < typename T > j}tGcFwvSN  
  struct result_1 b-@9Xjv  
  { Lq.2vfA>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 14uv[z6  
} ; f2Xn!]o  
~@@$-,}X   
template < typename T1, typename T2 > @6R6.i5d  
  struct result_2 ^PJN$BJx  
  { <|G!Qn?2-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {w"Cr0F,  
} ; }$uwAevP{y  
`@ ,Vbn^_  
template < typename T1, typename T2 > G[_Z|Xi1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OfA+|xT&  
  { x\:KfYr4Y;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); br k*;  
} ~d\V>  
1BEc"  
template < typename T > :w|=o9J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ets6tM`  
  { g6.I~o Q j  
  return OpClass::execute(lt(t)); 't*]6^  
} ?-9uf\2_  
;0?OBUDO  
} ; :mLXB75gH  
ywyg(8>zE  
fiU#\%uJg  
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 *D[yA  
好啦,现在才真正完美了。 %`lJAW[  
现在在picker里面就可以这么添加了: b"trg {e  
*6=9 8C4I  
template < typename Right > )xz_ }6b]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eFA,xzp  
  { yQ<h>J>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B *6 ncj  
} LIz'hfS!  
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。 Kf$(7FT'`  
mZ:#d;0  
r>*+d|c 4  
HmU6:8V *Z  
`pDTjJ  
十. bind +`V<& Y-5l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 '+g[n  
先来分析一下一段例子 v*As:;D_  
~mK +Q%G5  
FQ47j)p;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K:AP 0Te  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Nx*1m BC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;qWSfCt/^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "VoufXM:  
我们来写个简单的。 ;g2UIb?{6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +7_U( |gO  
对于函数对象类的版本: 0fUsERr1*  
B~& }Mv  
template < typename Func > *|C vK&7  
struct functor_trait D8Mq '$-  
  { 5.yiNWh  
typedef typename Func::result_type result_type; II~91IEk  
} ; R@_3?Z!W=  
对于无参数函数的版本: sD{Wc%5  
kG}F/GN?  
template < typename Ret > `2x.-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^rjUye%EK  
  { 7ju38@+  
typedef Ret result_type; r[GH#vF;7  
} ; XsFzSm  
对于单参数函数的版本: WT1y7+_g(d  
IQ-l%x[fue  
template < typename Ret, typename V1 > asmu<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > anfnqa8  
  { #&L7FBJ"*v  
typedef Ret result_type; 4ZR2U3jd1  
} ; ,Sy& ?t}`  
对于双参数函数的版本: 5e7\tBab  
=43NSY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L8 NZU*"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FDGG$z?>m  
  { !g=b=YK  
typedef Ret result_type; s&$e}yxVO  
} ; Zv-1*hhHf  
等等。。。 0E (G1o'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !)W#|sys&  
]Ge>S?u  
template < typename Func > Y(?SE< 4R  
struct func_return |68/FJZ,5  
  { #,XZ@u+  
template < typename T > (FgX9SV]p9  
  struct result_1 W5:fY>7  
  { q 6>}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }?c%L8\  
} ; =]pEvj9o  
ZZCm438  
template < typename T1, typename T2 > QF*cdc<  
  struct result_2 e#3RT8u#  
  { Acd@BL*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h5-yhG  
} ; YmjA!n  
} ; Eelv i5  
@>J(1{m=Gy  
3/]FT#l]i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y"U)&1 c%  
CY[3%7 fv  
template < typename Func, typename aPicker > $4)L~g|  
class binder_1 1~LfR  
  { v*<rNZI  
Func fn; koD}o^U#  
aPicker pk; 0]=Bqyg  
public : du#f_|xG  
Rr[Wka9[  
template < typename T > <63TN`B  
  struct result_1 aD_7^8>  
  { a1%}Ee  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wrXn|aV  
} ; } _^ vvu  
3#>%_@<  
template < typename T1, typename T2 > }4h0 {H  
  struct result_2 :2C <;o  
  { >Q[ Z{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SB.=x  
} ; }Ya! [tX  
0) F\aJ4Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y"yrc0'&T  
&}pF6eIar  
template < typename T > D<<q5gG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M_2>b:#A*  
  { "Ehh9 m1&  
  return fn(pk(t)); KtH^k&z.f  
} zpeCT3Q5O  
template < typename T1, typename T2 > d~h;|Bl[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pLV %g#h  
  { |3Oyg?2  
  return fn(pk(t1, t2)); t imY0fx #  
} yx:+Xy*N  
} ; Y5;afU='  
w9O!L9 6  
>gM"*Laa?  
一目了然不是么? W|uRQA`  
最后实现bind u4m8^fj+ T  
YG8)`X qC  
,tg(aL  
template < typename Func, typename aPicker > Oe :S1f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !"Q%I#8uh  
  { %.l={B,i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *vEj\  
} tns8B  
V |}9bNF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J2! Q09 }5  
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。 iXL^[/}&?M  
U?5lqq  
十一. phoenix bX(/2_l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o76!7  
kN8B,  
for_each(v.begin(), v.end(), hN]l $Ct  
( 5;^1Ab0  
do_ {&B_b|g*fW  
[ )|k#cT{=M  
  cout << _1 <<   " , " UwF-*(#41  
] OJJ [Er1  
.while_( -- _1), w%\{4T~  
cout << var( " \n " ) DG0I- "s  
) !cM<&3/  
); "19#{yX4  
Y Q.Xl_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lz36;Fp  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8~s0%%{,M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d,Oagx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \@N~{72:k  
%iEdUV\$  
NqNU:_}  
template < typename Cond, typename Actor > ~1twGG_;  
class do_while }HmkTk  
  { k`|E&+og  
Cond cd; '<uM\v^k  
Actor act; o|c6=77043  
public : }Bsh!3D<.  
template < typename T > #)twk `!^  
  struct result_1 X"r.*fb;N  
  { U=69q]  
  typedef int result_type; B7|%N=S%/  
} ; <j,3Dn  
e.%I#rNI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &ni#(   
6DK).|@$r  
template < typename T > UntFkoO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q@>1z*'I  
  { C<I?4WM  
  do Qzo -Yw`=  
    { H.' 9]*  
  act(t); C7*YZe  
  } W;UPA~nT~  
  while (cd(t)); !X~NL+  
  return   0 ; 7iwck.*  
} dh [kx  
} ; \/;c^!(<  
J@E]Fl  
>3KlI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fHEIys,{  
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。 z 5(5\j]  
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。 "c]9Q%  
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。 ^v cnDi  
下面就是产生这个functor的类: GA[D@Wy  
UI U:^g0  
/HhA2 (g%  
template < typename Actor > fKqr$59>  
class do_while_actor bPP@  
  { ipp`99  
Actor act; X{, mj"(w  
public : g'7\WQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ly0L)L]\  
&oB*gGRw=7  
template < typename Cond > xR&:]M[Vg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n_RZ:<Gr  
} ; t=@d`s:R2  
kc P ZIP:  
W)/f5[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。 8~R.iqLoX  
最后,是那个do_ e@0|fB%2  
knG:6tQ  
O TlqJ  
class do_while_invoker 1+N'cB!y  
  { i7r)9^y  
public : @-\=`#C**  
template < typename Actor > xZ;eV76  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <Z3C&BM  
  { ~K3Lbd| r  
  return do_while_actor < Actor > (act); /}>8|#U3y  
} ^\Q,ACkZb  
} do_; 2)|=+DN;  
GQY" +xa8]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YtSYe%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2\k!DF  
最后来说说怎么处理break和continue \y=28KKc:c  
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。 zNrn|(Y%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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