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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2I* 7?`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 py6|uGN  
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, z}&?^YU*)`  
nm_]2z O  
$0~H~ -  
s=h  
  class filler ?4P*,c  
  { ryg1o=1v/  
public : bx_`S#*N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z:{'IY  
} ; waz)jEk  
Zui2O-L?V  
w$MFCJ:p&  
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: NTkGLD1e.  
4p\<b8(9>  
*Fi`o_d9[`  
PbvRh~n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iC10|0%{  
7Ps I'1v  
FctqE/>}I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J\^ZRu_K  
33z)F  
dbQUW#<Q  
-,C">T%\  
二. 战前分析 Ne!F  p  
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。 mtSOygd  
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 ,u8)g; 8s  
ms@*JCL!t  
^V#9{)B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FAkjFgUJp  
  /* --------------------------------------------- */ "7mY s)=  
vector < int *> vp( 10 ); RB`Emp&T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GVP"~I~/:  
/* --------------------------------------------- */ WvQK$}Ax4N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *$~H=4t  
/* --------------------------------------------- */ N}HQvlLkF9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BQu_)@  
  /* --------------------------------------------- */ /Uth#s:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ab ,n^  
/* --------------------------------------------- */ :vZ8n6J[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'Alt+O_  
J6r"_>)z  
bw\fKZ  
i`U:uwW`  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1D%3|_id^  
1._1, _2是什么? 1BO$xq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?^t"tY  
2._1 = 1是在做什么? t{Ck"4Cg  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2#:/C:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (C>FM8$J  
4=!SG4~o  
U ]jHe  
三. 动工 (N{Rda*8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `@1y|j:m  
lO3W:,3_a  
QWz5iM  
a$H*C(wL  
template < typename T > D;VQoO  
class assignment &/R`\(hEA  
  { -e0C Bp  
T value; /I&Hq7SW`  
public : Yt*2/jw^  
assignment( const T & v) : value(v) {} $8zsqd 4?  
template < typename T2 > K =T]@ix$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &~gqEl6RF  
} ; BB@I|)9O(  
WJ":BK{NM  
golr,+LSo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {@, } M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^wNx5t  
#2l6'gWE0  
Fb#.Gg9b>  
hiO:VA  
  class holder A`_(L|~  
  { M0VC-\W7f  
public : xEdCGwgp#  
template < typename T > `7_=2C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =.NZ {G  
  { Au3> =x`  
  return assignment < T > (t); x}o]R  
} l}odW  
} ;  t9T3e  
k.=67L  
a Mp*Ap  
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: B^g+_;  
5(e?,B }  
  static holder _1; G%0G$3W"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X{KWBk.1  
? g9mDe;k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E)z[@Np  
而不用手动写一个函数对象。 %.^8&4$+  
=qPk'n9i8  
b[p<kMTir  
;ELQIHnD"  
四. 问题分析 DwM4/m  
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。 ZfalB  
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。 U U!M/QJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Cx$C+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v\7k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w}n:_e  
]yu,YZ@7  
五. 问题1:一致性 L$zI_ z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !#cZ!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8was/^9;  
jCdKau&9  
struct holder HRS|VC$tz  
  { SjgF&LD  
  // \%\b* OO  
  template < typename T > 4 4%jz-m  
T &   operator ()( const T & r) const <q Z"W6&&  
  { Q|eRek  
  return (T & )r; $tvGS6p>  
} [P#^nyOh(  
} ; N_S>%Z+  
LL3RC6;e  
这样的话assignment也必须相应改动: G#n99X@-  
`L0aQ$'>z  
template < typename Left, typename Right > DDxNqVVt4  
class assignment Zur7"OkQ  
  { &We1i &w  
Left l; u*_I7.}9  
Right r; UJ' +Z6d  
public : g*$ 0G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bm1+|gssn  
template < typename T2 > =w &%29BYq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [{3WHS.  
} ; ,Yhy7w  
$$C5Q;7w!  
同时,holder的operator=也需要改动: o?A/  
5wXe^G  
template < typename T > t6 :;0[j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {m5tgVi&  
  { W"9iFj X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g*8LdH 6mq  
} b:fy  
'>FJk`iI  
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。 -x )(2|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pGw|T~e%  
{#M=gDhbX  
return l(rhs) = r; u:H@]z(x  
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。 9_IR%bm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }D.?O,ue  
?#]K54?  
template < typename Tp > wP3PI.g-g  
class constant_t @~6A9Fr  
  { =QEg~sD^)s  
  const Tp t; rC]jz$sle  
public : M52kau  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J{72%S  
template < typename T > YN 4P >d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2c fzLW(  
  {  N3^pFy`  
  return t; #|*;~:fz  
} e2w$":6>  
} ; ixN>KwH  
V M[9!:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K8*QS_*  
下面就可以修改holder的operator=了 S8j;oJ2 d  
u&l2s&i  
template < typename T > EK. L>3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }]sI?&xB  
  { ><iEVrpN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *|AnL}GJ  
} 6Nx TW  
dtjaQsJM^  
同时也要修改assignment的operator() 2a*1q#MpAt  
:0ND0A{K:  
template < typename T2 > HC w$v#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } js Tb0  
现在代码看起来就很一致了。 `xe[\Z2  
YlOYgr^  
六. 问题2:链式操作 4@#1G*OO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sw*k(i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a AYO(;3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (omdmT%D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r5[om$|*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q p|T,D%  
,G1|] ~  
template < typename T > z2t;!]"'l  
struct result_1 "Gcr1$xG8!  
  { `(aU_r=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4,f[D9|:  
} ; (]j*)~=V  
n]4)~ZIAU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: heZ)+}U~  
93fKv  
template < typename T > `u:U{m  
struct   ref #c4LdZu9  
  { Jf`;F :  
typedef T & reference; M4M 4*o  
} ; c}vy9m$B_  
template < typename T > tZ>>aiI3  
struct   ref < T &> u]E%R&  
  { @&+h3dV.V  
typedef T & reference; LYh5f#  
} ; P;KbS~ SlC  
[OG-ZcNu?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aVuan&]*=  
Cd#*Wp)s  
template < typename T > f&`v-kiAn=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )Tngtt D  
  {  9 N=KU  
  return l(t) = r(t); [gzU / :  
} -j3 -H&  
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。 bXq,iX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2 T{PIJg3  
\, n'D  
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 BO[Q"g$Kon  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X_s;j5ur  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #CV(F$\1{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i40r}?-  
最后的布局是: &:]_a?|*S  
                Add o)}b Fw  
              /   \ vo Q,K9  
            Divide   5 oBqP^uT>a|  
            /   \ Fh v)  
          _1     3 :;0?;dpO  
似乎一切都解决了?不。 { KwLcSn  
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。 /7S]%UY  
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。  +KFK..  
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:  aSHZR  
?0[%+AD hM  
template < typename Right > &[cL%pP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w])~m1yW  
Right & rt) const [$[t.m  
  { ieBW 0eMi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (/"T=`3t  
} .[cT3l/t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UMhM8m!=o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &[*<>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 08k1 w,6W  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 .E;6Xx_+r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 od^ha  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? QH\*l~;B\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^ fK8~g;rB  
I]SR.Yp%  
template < class Action > qwFn(pK[  
class picker : public Action m$LZ3=v%8  
  { 73}k[e7e  
public : /Z2*>7HM8[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w5n>hz_5  
  // all the operator overloaded w5|@vB/pj  
} ; P#ru-0DD  
-m'a%aog  
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。 ?U-p jjM  
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: w4L\@y 3  
^;@Bz~Z  
template < typename Right > '3hvR4P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^* DKF  
  { 0l 3RwWj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4QI vxH  
} $ @1&G~x  
`SW`d<+L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eHnC^W}|s  
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。 MeplM$9  
{{EQM +  
template < typename T >   struct picker_maker RuRJjcnY  
  { gu:..'V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;'o>6I7Ph  
} ; ?J6hiQvL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qA30z%#z_  
  { /=r&9P@Ay<  
typedef picker < T > result; \17)=W  
} ; n.1a1Tf  
P{>T?-Hj  
下面总的结构就有了: ?q,x?`|(8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 WLh_b)V|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0e7v ?UT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x~{ m%)I  
至此链式操作完美实现。 N@d4)  
X4/r#<Da  
=~EQ3uX  
七. 问题3 1}ToR=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [e^i".  
W}=2?vHV=  
template < typename T1, typename T2 > EvECA,!i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y4?>5{`W  
  { uPo>?hpq+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n--`zx-['  
} RgRcW5VxK  
3 t_5Xacj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X*Q7Yu  
HE,wEKp  
template < typename T1, typename T2 > 6)bfd^JYn  
struct result_2 s[s^z<4G  
  { >=Rb:#UM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jgMWjM6.  
} ; G: &Q)_  
l{pF^?K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z$hxo )|  
这个差事就留给了holder自己。 <s{/ka3  
    fsmH];"GD  
Sqge5v  
template < int Order > VI+Y4T@  
class holder; .-34 g5  
template <> d[Fsp7U}  
class holder < 1 > .ZJh-cd  
  { e| l?NXRX  
public : 2'}2r ~6  
template < typename T > hs*:!&E  
  struct result_1 {Y/  
  { 02+^rqIx5  
  typedef T & result; LaIif_fie^  
} ; ){(cRB$  
template < typename T1, typename T2 > SMy&K[hJ[  
  struct result_2 LpiLk| 2i  
  { d)AkA\neWo  
  typedef T1 & result; a* D|$<V  
} ; \C6m.%%={R  
template < typename T > EPg?jKZava  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e,4G:V'NX  
  { F3f>pK5  
  return (T & )r; xAO ]u[J  
} h7w<.zwu t  
template < typename T1, typename T2 > Bl1I "B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]fc:CR  
  { q>X:z0H  
  return (T1 & )r1; \ lKQ'_  
} <;T7q EIlo  
} ; @kK=|(OB'  
s1FBz)yCY=  
template <> D|BN_ai9  
class holder < 2 > PDsLJ|:yL  
  { N1-LM9S  
public : >@|<1Fx|  
template < typename T > -Tt}M#W   
  struct result_1 $k?L?R1  
  { >*(>%E~H  
  typedef T & result; M]{!Nx  
} ; . =5Jpo  
template < typename T1, typename T2 > iUKj:q:  
  struct result_2 YsDl2P  
  { E}GSii%S  
  typedef T2 & result; /6fPC;l  
} ; M#p,Z F  
template < typename T > 'GyPl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yUG5'<lX  
  { (l,o UBRr  
  return (T & )r; s [!SG`&  
} j AE0$u~.  
template < typename T1, typename T2 > ,jWd?-NH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X>4`{x`  
  { 9..k/cH  
  return (T2 & )r2; Rju8%FRO  
} Z8@]e}n  
} ; |{nI.>  
LKZI@i)  
aVb]H0  
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> >。 *l^'v9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d7P @_jO6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pSP_cYa#(#  
KWUz]>Z  
return l(i, j) = r(i, j); 0_EF7`T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f#t^<`7  
xRUYJ=|oh  
  return ( int & )i; >KPJ74R  
  return ( int & )j; ]4yvTP3[Rm  
最后执行i = j; O+$70   
可见,参数被正确的选择了。 MocH>^,  
5HN<*u%z  
m [g}vwS  
dNobvK  
Y<+4>Eh  
八. 中期总结 |gz ,Ip{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: SDwSlwf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bij?q\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s*f.` A*)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 12a #]E  
(`u!/  
B`aAvD`7  
%},gE[N!J  
o;mIu#u  
o0L#39`' g  
九. 简化 A]9JbNV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :ct+.#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yh:,[<q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z]f2&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bEKLameKv  
  +-*/&|^等 l'T0<  
2. 返回引用。 5m42Bqy"  
  =,各种复合赋值等 j%;)CV G"  
3. 返回固定类型。 HH?*"cKF~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r<v%Zp  
4. 原样返回。 O:)IRB3  
  operator, ~S6{VK.  
5. 返回解引用的类型。 [R>   
  operator*(单目) ][nUPl  
6. 返回地址。 P{eRDQ=  
  operator&(单目) #pSOZX  
7. 下表访问返回类型。 oDUMoX%4s  
  operator[] \T9UbkR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \<B6>  
  operator<<和operator>> WZ&@ JB  
L@r.R_*H?s  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sV[Z|$&Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xb* _LZAU  
hhAC@EGG  
template < typename Left > M[u3]dN  
struct value_return 4d G-  
  { "}p?pF<'0  
template < typename T > --`LP[ll  
  struct result_1 #\BI-zt  
  { [Z\1"m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?w/nZQWi  
} ; .~L4#V{c~  
zI!R-Nb  
template < typename T1, typename T2 > (H+[^(3d2  
  struct result_2 v:MS0]  
  { 2TEeP7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7RE6y(V1  
} ; B:4qW[U#  
} ; 2bnIT>(  
[V, ;X  
:s '"u]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (B,t 1+%  
*u'`XRJU/  
下面我们来剥离functor中的operator() $S8bp3)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }#*zjMOz  
$Wzv$4;  
return l(t) op r(t) [KI`e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I%>]!X  
return op l(t) ?{,)XFck  
return op l(t1, t2) 14 'x-w^~k  
return l(t) op up3<=u{>  
return l(t1, t2) op ysJhP .  
return l(t)[r(t)] OCO,-(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ' 5 qL  
B4 Af  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `AHNk7 t=  
单目: return f(l(t), r(t)); 5z w23!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )|R0_9CLV  
双目: return f(l(t)); 1vK(^u[  
return f(l(t1, t2)); `Mn{bd  
下面就是f的实现,以operator/为例 NvHy'  
s k6|_  
struct meta_divide N|d.!Q;V.y  
  { a 8hv.43  
template < typename T1, typename T2 > (Zn3-t*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) , gr&s+  
  { GVc[p\h(  
  return t1 / t2; V'f5-E0  
} Qn)[1v  
} ; 1fhK{9#  
\BcJDdL  
这个工作可以让宏来做: ]AA*f_!  
r]EZ)qp^@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X:-bAu}D  
template < typename T1, typename T2 > \ PSqtZN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  ~uZLe\>K  
以后可以直接用 VfC[U)w*vm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ySK Yqt z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 YSz$` 7i  
(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。。。) hPi :31-0  
0R5^p  
2td|8vDA  
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 -kri3?Y,  
X.AWs=:-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'j<:FUDJ  
class unary_op : public Rettype [(P[qEY  
  { <\9Ijuq}k  
    Left l; V?V)&y] 4  
public : Nw$[a$^n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^AjYe<RU}  
KYmWfM3^  
template < typename T > I;.! hV>E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;/^]|  
      { - Zoo)  
      return FuncType::execute(l(t)); y7IbE   
    } (zro7gKked  
?r'TH/>  
    template < typename T1, typename T2 > nh&J3b}B!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -k[tFBl w  
      { e5>5/l]jsg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v6DxxE2n  
    } )"c]FI[}  
} ; L1!hF3G  
MV;Y?%>  
GKsL~;8"  
同样还可以申明一个binary_op )bCG]OM7<  
Rw ao5l=x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >&Ui*  
class binary_op : public Rettype 0@e}hv;  
  { {Fp`l\,  
    Left l; s8yTK2v2\  
Right r; PxVI {:Uz  
public : 6v2RS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !%RJC,X  
#9hXZr/8  
template < typename T > x [{q&N!"`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vu'!-K=0  
      { SL\y\G aV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?ZuD _L-i  
    } HHIUl,P  
i h$@:^\  
    template < typename T1, typename T2 > vPl6Das r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WVT5VJ7*  
      { $6&GAJe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z Jo#3  
    } < ;,S"e  
} ; Th;gps%b  
Z/6'kE{l  
K'{W9~9Lq  
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 LnI{S{]wDh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~q]|pD"\K|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \l=KWa3Q  
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。 Q1ABnacR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }2BH_  2  
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。。。 [>M*_1F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [,o5QH\Etq  
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) v1X&p\[d  
下面是修改过的unary_op r@ T-Hi  
),y!<\oQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rm)SfT<  
class unary_op !8"$d_=h  
  { T?]kF-   
Left l; #-gGsj;F  
  QC\g%MVG  
public : rPo\Dz  
{7Gx9(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l`M5'r]l  
d[>N6?JA/  
template < typename T > {Z?$Co^R  
  struct result_1 +.gf]|  
  { sQ>B_Y!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b!^M}s6  
} ; =@1R ozt  
;*)fO? TG)  
template < typename T1, typename T2 > e0|_Z])D  
  struct result_2 UP~WP@0F  
  { B~_,>WG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cpF1XpvT  
} ; -|k&L}\OB0  
S4{Mu(^xT  
template < typename T1, typename T2 > HV$9b~(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z7@(uIl=X  
  { Ah"'hFY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4*D fI  
} Kixr6\  
Q0L@.`~  
template < typename T > m>abK@5na  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7{K i;1B[w  
  { P"V{y|2  
  return OpClass::execute(lt(t)); V'Z&>6Z  
} 68J 9T^84  
/XW&q)z-Hl  
} ; 8=n9hLhqo  
F; MF:;mM  
e0~sUVYf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1o;g1Z/  
好啦,现在才真正完美了。 n2jvXLJq  
现在在picker里面就可以这么添加了: r{_B:  
V &mH#k  
template < typename Right > Ha=_u+@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } :RT,<  
  { %EJ\|@N:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pT3X/ ra  
} {w |dM#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &sZ9$s:(^  
zldfRo\wl  
)y%jLiQv  
*gM,x4Y  
EI=Naq  
十. bind V>FT~k_"  
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。 d4y9AE@k  
先来分析一下一段例子 FUyB"-<  
s.R-<Y 3  
68koQgI[^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |b$>68:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F}6DB*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wDT>">&d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N"Qg\PS_  
我们来写个简单的。 tT@w%Sz57N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MG7 ?N #  
对于函数对象类的版本: "wnpiB}  
}pl]9  
template < typename Func > T}L^CU0  
struct functor_trait Ci7P%]9  
  { 7K>D@O  
typedef typename Func::result_type result_type; eK Z@ FEZ  
} ; C%}]"0Q1  
对于无参数函数的版本: &dhcKO<4  
%Y cxC0S[  
template < typename Ret > kf%&d}2to  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "*++55  
  { .N~PHyXZR  
typedef Ret result_type; .>mH]/]m  
} ; ]>R`;"(  
对于单参数函数的版本: AW,v  
V;h=8C5J  
template < typename Ret, typename V1 > e/"yGQu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X q}Ucpj  
  { HE#,(;1i  
typedef Ret result_type; lZ|L2Yg3uB  
} ; ||-nmOy  
对于双参数函数的版本: Vs#"SpH{'  
z-EwXE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jd%Len&p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n S_Ta  
  { @~m=5C  
typedef Ret result_type; <Rcu%&;i  
} ; [[R7~.;  
等等。。。 fD1?z"lo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;y>S7n>n:  
o"rq/\ovv  
template < typename Func > Ds%9cp*6  
struct func_return ~Cjz29|gp  
  { "w}-?:# j  
template < typename T > f4]N0  
  struct result_1 Nls83 W  
  { E,{GU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {>8Pl2J  
} ; )y9;OA  
Y/. AUN Z  
template < typename T1, typename T2 > &+mV7o  
  struct result_2 A /q2g7My  
  { ifXW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  !M  
} ; Ye9Y^+-  
} ; %'Zc2h&z  
, N53Iic  
&4,WG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |u@+`4o  
OF c\fW#  
template < typename Func, typename aPicker > ojHhT\M`  
class binder_1 !Y ( apVQ  
  { t#C,VwMe[  
Func fn; >\V6+$cNp  
aPicker pk; ]UDd :2yt  
public : q[7CPE0n  
9<yAQ?7 L  
template < typename T > \+-zRR0  
  struct result_1 +'%@!  
  { bS>R5*Zp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HF"Eys  
} ; >~_J q|KBB  
6+.>5e  
template < typename T1, typename T2 > a:85L!~:l  
  struct result_2 n.*3,4.]  
  { PU W[e%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U^MuZ  
} ; .%q$d d>>  
4SgF,ac3r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?w-1:NW jt  
ebqg"tPN{  
template < typename T > >R!"P[*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pz{'1\_+9  
  { )zU:  
  return fn(pk(t)); ]*qU+&  
} axmsrj W#  
template < typename T1, typename T2 > 7paUpQit  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  EIr@g  
  { _a](V6  
  return fn(pk(t1, t2)); @Mm/C?#*O  
} ._?V%/  
} ; %SAw;ZtQ:  
`Oq M8U @  
;j{7!GeKa  
一目了然不是么? lwc5S `"  
最后实现bind MaO"#{i  
gH[,Xx?BN!  
Ojq]HM6f  
template < typename Func, typename aPicker > zJ+3g!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mzWP8Hlw  
  { \<~}o I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O sQkA2=  
} Z|G/^DK!  
Us,)]W.S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =!BobC- [b  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 afHaB/t{R  
ks*Y9D*=  
十一. phoenix ciudRK63M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uRE*%d>  
)P?IqSEA%  
for_each(v.begin(), v.end(), re^Hc(8M  
( >c4/ ?YV  
do_ 'cV?i&;  
[ yhpz5[AuO  
  cout << _1 <<   " , " rEdY>\'  
] `9Yn0B.  
.while_( -- _1), _%~$'Hy  
cout << var( " \n " ) 54{q.I@n  
) +`B'r '  
); 3uV4/% U  
w7FoL  
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: 8Hi!kc;f6>  
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 ^rL_C}YBj-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %y&]'A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <_Eg?ePW#  
9xFO]Y"  
Pao%pA.<  
template < typename Cond, typename Actor > Ye5jB2Z  
class do_while wG 1l+^p  
  { Ts9ktPlm  
Cond cd; z x@$RS+]  
Actor act; "7,FXTaer  
public : ~>Kq<]3~  
template < typename T > nPN?kO=]  
  struct result_1 JN4fPGbV  
  { {^}0 G^  
  typedef int result_type; paW@\1Q  
} ; wJeG(h  
Md,pDWb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v .=/Y(J  
maNW{"1  
template < typename T > %g3,qI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DWU`\9xA*  
  { ff e1lw%  
  do j}:~5|.  
    { :K':P5i  
  act(t); =8Ehrlq  
  } D)Q)NI  
  while (cd(t));  fvEAIs  
  return   0 ; nwA8ALhE  
} ?kTWpXx"=  
} ; $s\UL}Gc  
;@3FF  
F S"eM"z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a.@qGsIH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~Rpm-^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~+G#n"Pn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P[ r];e  
下面就是产生这个functor的类: 47r&8C+&\  
X^@ I].  
17|np2~  
template < typename Actor > Sv'y e  
class do_while_actor l"(6]Z 4  
  { e`K)_>^n#  
Actor act; Zg~nlO2  
public : ]m4OIst  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *\uM.m0$  
0d^Z uTN  
template < typename Cond > p\p\q(S">  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e@#kRklV&  
} ; 5J2=`=FK  
1ocJ+  
;CHi\+` 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~utJB 'gr  
最后,是那个do_ ziE*'p  
L';MP^  
Y&HK1>M_  
class do_while_invoker o%E;3l  
  { uI~S=;o  
public : 3+Qxg+<  
template < typename Actor > en F:>H4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (1R?s>3o  
  { qZv =  
  return do_while_actor < Actor > (act); laKuOx}  
} Pmg)v!"  
} do_; .@q-B+Eg  
?, r~=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X-LA}YH=tS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8.J( r(;>  
最后来说说怎么处理break和continue ;%C'FV e]  
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。 v``-F(i$  
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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