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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b ~]v'|5[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 inq {" 6  
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, qTWQ!  
8ZjRMr}  
Wzff p}V  
LtUw  
  class filler q!><:"#[G  
  { 5mL4Zq"  
public : *(wxNsK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ue`Y>T7+!  
} ; &+hk5?c /  
F4V) 0)G  
+_*iF5\  
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: M= 3w  
!"hzGgOOX  
#Rs5W  
.*+jD^Gr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T~ XKV`LQ  
y= 8SD7P'  
IY!8j$'|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5D7k[+6  
nsq7dhq  
h^,L) E  
b o_`P3  
二. 战前分析 -I*vl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +4qR5(W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >lJTS t5{  
eqOT@~H  
^e\$g2).  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9R-2\D]  
  /* --------------------------------------------- */ "8a ?K Q  
vector < int *> vp( 10 ); <wd;W;B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?} E M,  
/* --------------------------------------------- */ %SCt_9u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /#t::b+>x  
/* --------------------------------------------- */ x.Ny@l%]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8NNs_~+x}  
  /* --------------------------------------------- */ ;Vf{3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5vS[{;<&  
/* --------------------------------------------- */ NCo!n$O1~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8B!QqLqK  
MlS5/9m@^  
Q_0_6,Opb  
23'<R i  
看了之后,我们可以思考一些问题: _2<UcC~  
1._1, _2是什么? 4Xwb`?}-  
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。  VS7  
2._1 = 1是在做什么? U ){4W0  
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。 3=Uyt  
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。 ?Ycl!0m  
[yc7F0Aw  
=C|^C3HK  
三. 动工 xwwL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (KPD`l8.  
Z?&ZgaSz  
/m^G 99N  
:}#j-ZCC"  
template < typename T > xDS]k]/(T  
class assignment Z@*!0~NH=4  
  { *<"{(sAvk  
T value; tef>Py  
public : D=.Ob<m`Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} k f|J  
template < typename T2 > i]@k'2N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NweGK  
} ;  #3RElI  
COBjJ3  
/3sX>Rj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '0o^T 7C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) jM-5}"  
6iHY{WcDj  
.*W7Z8!e  
Cy5iEI#  
  class holder J!3;\  
  { hl)jE 06  
public : uc]5p(9Hb  
template < typename T > _[l&{,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z>X]'q03  
  { ]F;1l3I-  
  return assignment < T > (t); z_A\\  
} v:9'k~4)  
} ; LN5q_ZvR  
,K30.E  
OJM2t`}_t  
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: &5B/>ag1!  
Are0Nj&?  
  static holder _1; \CS4aIp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n!Y}D:6c6  
xbHI 4A"Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X%B$*y5  
而不用手动写一个函数对象。 y4=T0[ V  
cbzS7q<)  
g 4 $  
VyNU<}  
四. 问题分析 Pj BBXI1i  
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。 m0^~VK|  
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。 C58B(Ndo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u{D]Kc?n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uFlf#t =  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )!G 10  
z?UEn#E2  
五. 问题1:一致性 nhZ/^`Y<  
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?| PTXS8e4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :w4N*lV-  
m?8o\|i,  
struct holder ;l < amB  
  { N_+D#Z.g  
  // CEzdH!nP  
  template < typename T > f^IB:e#j;  
T &   operator ()( const T & r) const ,u- 9e4  
  { ]'hel#L;l  
  return (T & )r; mGmZ}H'{  
} 4V mUTMY  
} ; zx+}>(U\U  
^ 6Yt2Bhs  
这样的话assignment也必须相应改动: f3.oc9G  
I9#l2<DYlX  
template < typename Left, typename Right > t47;X}y f  
class assignment P^ lzbWj^  
  { L i 9$N"2  
Left l; Tn\{*A  
Right r; ;Cty"H,  
public : I\[z(CHg@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?UeV5<TewS  
template < typename T2 > i`iR7UmHeR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q,;wD1_wG  
} ; |}X[Yg=FG  
;.R) uCd{=  
同时,holder的operator=也需要改动: WK#%G  
9gIim   
template < typename T > /{I-gjovy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E4_,EeC#  
  { cw0uLMqr`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DC_k0VBn  
} z|(<Co8#.  
~9;udBfwF  
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。 z XUr34jF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #60gjHYaV  
#nZPnc:  
return l(rhs) = r; P9q=tC3^  
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。   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $ma@z0%8}  
}"kF<gG1  
template < typename Tp > D& &71X '  
class constant_t q$K}Fm1C  
  { qHd7C3  
  const Tp t; 'coY`B; 8  
public : 3RFU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lJx5scN [  
template < typename T > Wdj|RKw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )vuIO(8F#  
  { (>lH=&%zj  
  return t; OcC|7s" ,  
} u6MU @?  
} ; MvaX>n !o  
>m%7dU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ETdN<}m  
下面就可以修改holder的operator=了 :$P1ps3B  
'0I>  
template < typename T > um( xZ6&m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q `-Xx  
  { z('t#J!b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |~rKDc  
} IQ xi@7%&  
D )Jac@,0  
同时也要修改assignment的operator() T~g`;Q%i  
-"#jRP]#  
template < typename T2 > _U^G*EqL*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s |o(~2j  
现在代码看起来就很一致了。 % ;a B#:p6  
h$%h w+"4  
六. 问题2:链式操作 n+2>jY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z*cKH$':  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mSk";UCn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8-@H zS%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q DKY7"H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xNLgcb@v>  
q:vGGK^  
template < typename T > -%V~ 1  
struct result_1 [N"=rY4G  
  { t=jG$A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # 00?]6`z  
} ; {V8uk $  
u?'J1\z  
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: ]A1'+!1$  
~I~lb/  
template < typename T > F9A5}/\  
struct   ref =&DuQvN,  
  { sJ5#T iX  
typedef T & reference; %D% Ok7s})  
} ; +NeoGnj  
template < typename T > ,F "P/`i'  
struct   ref < T &> ni<\ AF]`  
  { wb##|XyK<c  
typedef T & reference; nAX/u[  
} ; }2Y`Lr  
(''w$qq"D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7=qvu&{  
VM;vLUu!e  
template < typename T > ob|^lAU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ocpM6b.fK  
  { ,H$%'s1I(  
  return l(t) = r(t); ,&Vir)S  
} kN 0N18E  
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。 <5G 4|l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]x%sX|Rj  
jc,Q g2  
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 -av=5hm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n{M-t@r7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6 tB\X^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~Qf\DTM&  
最后的布局是: k$kxw_N5d  
                Add Q~KzcB<  
              /   \ } na@gn  
            Divide   5 S5YEz XG  
            /   \ iI &z5Q2  
          _1     3 ]c]^(C  
似乎一切都解决了?不。 3/]~#y%2  
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。 _p^Wc.[~M  
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。 ]]y,FQ,r  
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: HJd{j,M  
xP27j_*m>  
template < typename Right > $-s8tc(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /wkrfYRs  
Right & rt) const XK;Vu#E*^  
  { Mh{;1$j#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i 8%@4U/ J  
} wbg ?IvY[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K1&t>2=%  
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。 _3#_6>=M  
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。 ",aEN=+|hV  
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。 SQ'%a-Mct  
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。 9 aKU}y  
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? QB ;TQZ  
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: yf4 i!~  
lAo4)  
template < class Action > Y3 -f68*(  
class picker : public Action xZ SDA8kS  
  { gtqtFrleG  
public : S@TfZ3Go|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &MB1'~Q,hq  
  // all the operator overloaded ~n(LBA  
} ; 0r?]b*IEK  
I$XwM  
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$7Cjv  
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: y k\/Cf  
2+*o^`%4P  
template < typename Right > t[AA=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .z*}%,G  
  { 0WyOORuK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u<+"#.[2v~  
} Ag&K@%|*  
/_yAd,^-+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h<n2pz}  
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。 *r7%'K{ C  
\!%~( FM  
template < typename T >   struct picker_maker $4^h>x  
  { _SH~.Mt_!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7 h>,  
} ; Zlygx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R0G!5>1i  
  { qca=a }  
typedef picker < T > result; Pu'NSNT  
} ; K@{R?j/+  
xqauSW  
下面总的结构就有了: WmRu3O  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 IGlM} ?x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -U\s.FI.AR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E?VOst&  
至此链式操作完美实现。 ]O0u.=1k  
PWO5R]  
Q9Go}}n  
七. 问题3 m6Qm }""  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e2pFX?  
2(P<TP._E  
template < typename T1, typename T2 > LKZv#b[h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p }Bh  
  { Owv}lJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WHu[A/##']  
} JIf.d($ ~:  
[fs.D /  
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: S%wd Xe  
j%':M  
template < typename T1, typename T2 > x1" 8K  
struct result_2 z$Qy<_l  
  { \3hFb,/4k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y(Em+YTD  
} ; ):n'B` f}z  
jHV) TBr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zhY]!  
这个差事就留给了holder自己。 Lzx/9PPYn  
    N9u {)u  
4E$d"D5]>p  
template < int Order > Zm+GH^f'  
class holder; 9S<V5$}  
template <> K?yMy,9%Yw  
class holder < 1 > D4?cnwU  
  { JM53sx4&  
public : <L2z|%`  
template < typename T > =dp`4N  
  struct result_1 R'oGsaPB2  
  { x Vw1  
  typedef T & result; klTRuU(  
} ; at\$ IK_  
template < typename T1, typename T2 > 6.a|w}C`  
  struct result_2 z+^9)wg9  
  { `9A`pC  
  typedef T1 & result; <X?xr f  
} ; CX ; m8  
template < typename T > H;+98AIy`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^,J>=>,1\  
  { 29&F_  
  return (T & )r; c2]h.G83  
} S$a.8Xh  
template < typename T1, typename T2 > ET%F+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hW\'EJ  
  { iEbW[sX[ 4  
  return (T1 & )r1; 7Q~$&G  
} *9`k$'  
} ; 3~LNz8Z*  
G)gb5VW k  
template <> -oY8]HrXfK  
class holder < 2 > cmY `$=  
  { )"63g   
public : &M=15 uCK  
template < typename T > IiY%y:!g  
  struct result_1 jV<5GWq  
  { -.-@|*5  
  typedef T & result; ojVN -*5  
} ; >}d6)s|   
template < typename T1, typename T2 > Vq^b_^  
  struct result_2 cVSns\QO  
  { {&FOa'bP  
  typedef T2 & result; V3/OKI\o  
} ; SE$l,Z"[*b  
template < typename T > 9MbF:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0;w84>M  
  { ^C}f|{J  
  return (T & )r; U?Vik  
} ]UZP dw1D  
template < typename T1, typename T2 > ghk"XJ|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }$ a *XY1  
  { r/QI-Cf&  
  return (T2 & )r2; I}awembw g  
} v(,YqT>q@U  
} ; {RD9j1  
f3<253 1/}  
dx.Jv/Mb  
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> >。 %mOQIXr1s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aED73:b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z'd]oNF  
TnuA uui*  
return l(i, j) = r(i, j); EV;"]lC9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {9~3y2:  
Ctk1\quz  
  return ( int & )i; ,,?XGx  
  return ( int & )j;  p.,`3"C1  
最后执行i = j; .{(gku>g(  
可见,参数被正确的选择了。 :1~4X  
kAW2vh  
r]S"i$  
.EjjCE/v-  
i\* b<V  
八. 中期总结 %V(U]sbV  
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: 8C I\NR{x8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :aD_>,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。 V)I Tk \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p1IN%*IV+o  
+}BKDEb  
C *7x7|z  
9q2x}  
Seq ^o=  
]DZ~"+LaG  
九. 简化 0 n|>/i  
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。 1([?EfC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }#n d&ND  
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: ? O9|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #5X+. !L  
  +-*/&|^等 b >'c   
2. 返回引用。 O`;o"\P<  
  =,各种复合赋值等 Z[kVVE9b?  
3. 返回固定类型。 Krr51` hZH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |}d+BD  
4. 原样返回。 MQX9BJ%  
  operator, ~6[3Km|2  
5. 返回解引用的类型。 A|m0.'/   
  operator*(单目) QjTs$#eMW  
6. 返回地址。 {Ut,xi  
  operator&(单目) V}h)e3X  
7. 下表访问返回类型。 $wk(4W8E  
  operator[] R l)g[s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y*S(uqM  
  operator<<和operator>> :S+Bu*OyH  
0.B'Bvn=s2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 m4R:KjN*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^+Vf*YY 8  
/^`d o3a}  
template < typename Left > LXRIo2ynuw  
struct value_return o3le[6C/8=  
  { DyRU$U  
template < typename T > 8(H!iKHe  
  struct result_1 o\nFSG kn  
  { - I~\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o9Tsyjbj  
} ; :T#f&|Gg;  
Mp@dts/|  
template < typename T1, typename T2 > =3GgfU5k  
  struct result_2 ~;oaW<"  
  { ra1_XR}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {G=|fgz  
} ; ?%b#FXA  
} ; +rKV*XX@  
U bh)}G,Mg  
)OFf nKh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fD2 N}  
Na+3aM%%  
下面我们来剥离functor中的operator() Qgq VbJP"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |sAl k,8s  
,F=FM>o  
return l(t) op r(t) X6r3$2!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,oJ$m$(Lj  
return op l(t) H)X&5E  
return op l(t1, t2) < WQ ~X<1D  
return l(t) op `_3 Gb  
return l(t1, t2) op es\Fn#?O  
return l(t)[r(t)] @$;I%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0fN; L;v  
26=G%F6  
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=  
单目: return f(l(t), r(t)); Z3-=TN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |zy` ]p9  
双目: return f(l(t)); z:A_  
return f(l(t1, t2)); :VX2&*  
下面就是f的实现,以operator/为例 $]J<^{v  
s =<65  
struct meta_divide a@C}0IP)  
  { CZkmd  
template < typename T1, typename T2 > {-hu""x>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~8)l/I=`);  
  { I-W ,C &J>  
  return t1 / t2; D*g K,`  
} +*wo iSD  
} ; GFvLd:p` [  
[*r=u[67F  
这个工作可以让宏来做: ?JR?PW8  
<_SdW 5BF<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <lRjh7  
template < typename T1, typename T2 > \ yB4eUa!1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {3``B#}  
以后可以直接用 j 5bHzcv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ./CD W  
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 }|],UXk{xB  
(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。。。) /wi/i*;A  
&_'3(xIO  
~e686L0j  
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 EU'P U  
`KieN/d%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s@*i  
class unary_op : public Rettype |)[&V3+|  
  { 8k^1:gt^  
    Left l; &pH XSU  
public :  8(}cbW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b.cBg.a  
5 axt\  
template < typename T > ]<u%jTQREd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C-&s$5MzGb  
      { \cHF V  
      return FuncType::execute(l(t)); _:KeSskuO  
    } 7s 0pH+  
)g ?'Nz  
    template < typename T1, typename T2 > ?v&2^d4C*F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -gv[u,R  
      { %Lp#2?*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PVrNS7 Rk/  
    } q,=YKw)*  
} ; /mK]O7O7  
A $l  
}&^1")2t  
同样还可以申明一个binary_op fjm 3X$tR  
Y0ACJ?|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l7(p~+o?h>  
class binary_op : public Rettype QiNLE'19^  
  { 27Vx<W  
    Left l; CW,|l0i  
Right r; w]US-7  
public : Q$Q:Jm53  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |A2o$H  
.+~9 vH  
template < typename T > '^tC|)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )+f"J$ah  
      { sc z8 `%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CUj$ <ay=  
    } u|(Iu}sE=  
b\H,+|i K  
    template < typename T1, typename T2 > 9jllW[`2F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4\ny]A:~  
      { G#6O'G N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0SJ(Ln`0K  
    } i1!Y {  
} ; Q;kl-upn~8  
)2R]KU_=g  
@`aPr26>?  
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 vX$|/74  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '<AE%i,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LWV^'B_X-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'r} y{`3M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G_xql_QR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H`7T;`Yb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UFeQ%oRa8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }U**)"  
下面是修改过的unary_op )a$sx}  
H:o=gP60]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M+7jJ?n  
class unary_op kMg[YQ]OC  
  { avUdv V-  
Left l; +d3h @gp  
  [V0%=q+R  
public : @ZtvpL}e  
TrBtTqH)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X&!($*/  
DOq"=R+  
template < typename T > DK#Tr: 7  
  struct result_1 QV _a M2  
  { cgR8+o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t]xR`Rr;X  
} ; +SkfT4*U  
>vNE3S_  
template < typename T1, typename T2 > ty8E;[ '  
  struct result_2 2D"aAI<P  
  { [\=1|t5n~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^C;ULUn3  
} ; hdYd2 j  
PsN_c[+  
template < typename T1, typename T2 > O*c<m,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D`)K3;h  
  { )yS8(F0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ](z*t+">  
} ,6x>gcR  
ne=CN!=  
template < typename T > Bu4@FIK!C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_SUR)5  
  { ] m #*4  
  return OpClass::execute(lt(t)); v+'*.Iv:  
} {%6g6?=j  
H1$n6J  
} ; l <yYfGO  
Oki{)Ssy  
"fu@2y4^  
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 *4c5b'u  
好啦,现在才真正完美了。 =lx~tSiS  
现在在picker里面就可以这么添加了: I\|.WrMNi  
cPX^4d~9  
template < typename Right > mH )i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lg|]|,%e  
  { SxL/]jWR7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VBK|*Tl  
} yER  
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。 Eopb##o  
xn1, o MY=  
{X-a6OQj  
5)ooE   
a&B@F]+  
十. bind '>t'U?7w<  
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。 5`q#~fJ2  
先来分析一下一段例子 1?,C d  
C9eisUM  
]aYuBoj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2h1P!4W85  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YAd%d|Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "lL/OmG  
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。 rW`l1yi*$  
我们来写个简单的。 Xi!e=5&Pa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~Sx\>wBlc  
对于函数对象类的版本: &@'+h* b  
@GF3g=  
template < typename Func > a?*pO`<J{  
struct functor_trait 40 zO4  
  { mcxD#+H 3  
typedef typename Func::result_type result_type; ,?wxW  
} ; $5>m\wrl  
对于无参数函数的版本: f0*_& rP  
=:\5*  
template < typename Ret > }Zfi/^0U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L),bP fz  
  { r"dR}S.Uf  
typedef Ret result_type; *TPWLR ^  
} ; Y /l~R7  
对于单参数函数的版本: GF*uDJ Kp  
qpq(<  
template < typename Ret, typename V1 > t"YN:y8-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #{J+BWP\o  
  { C2 yJ Xi`$  
typedef Ret result_type; =)J<R;  
} ; :)%cL8Nz]$  
对于双参数函数的版本: p:3w8#)MZ  
wcGv#J],  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n/YnISt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UkC'`NWF*  
  { *T:jR  
typedef Ret result_type; m",G;VN  
} ; N[N4!k )!$  
等等。。。 ."`||@|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7t+H94KG7  
t;_1/ mt  
template < typename Func > (*\y  
struct func_return LdnTdh?  
  { @@=,bO  
template < typename T > l|M|;5TW  
  struct result_1 }Ggn2 X  
  { -jVg {f!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $_gv(&ZT  
} ; t<%+))b  
!(y(6u#  
template < typename T1, typename T2 > Bf" ZmG9  
  struct result_2 SBY0L.  
  { L+0:'p=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9 7pnq1b  
} ; $paE6X^  
} ; +^*b]"[  
/f hS#+V*  
5[~ C!t;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V@K^9R,|  
}6*JX\'q  
template < typename Func, typename aPicker > ^}lL@Bd|  
class binder_1 $SfY<j,R  
  { c*R18,5-  
Func fn; ?\zyeWK0L  
aPicker pk; boZ/*+t  
public : ;HiaX<O!  
-?Cu-'  
template < typename T > P@Vs\wAT  
  struct result_1 *Zn,v-d  
  { "@rHGxK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  _w FK+>  
} ; !. :b}t  
]-l4  
template < typename T1, typename T2 > *=77|Dba  
  struct result_2 m;S%RB^~H  
  { Yx](3w ID  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `!ZkWF6  
} ; ^UyN)eX  
{'#7b# DB>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;|f]e/El  
|RDE/  
template < typename T > #q8/=,3EG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>)+HoD  
  { %m$t'?  
  return fn(pk(t)); 2 S2;LB  
} FV%|*JW[;N  
template < typename T1, typename T2 > <f0yh"?6VH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z 2lX^z  
  { )2r_EO@3HP  
  return fn(pk(t1, t2)); m*v@L4t( 1  
} 2SKtdiY  
} ; ;`Z>^.CB  
B9'2$s+Z;  
S}K-\[i?  
一目了然不是么? 'Y/8gD~.  
最后实现bind .[Ny(X/]/}  
>Fc=F#tA9  
D c]J3r  
template < typename Func, typename aPicker > NC|VZwQtm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y/+y |.Xg  
  { .L ^F4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lT'V=,Y t  
} f1U: _V^d  
=-G4 BQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Sf t,$  
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。 pWKI^S  
#?~G\Ux0/  
十一. phoenix ,Uy~O(F t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Po.izE!C  
P+,YWp  
for_each(v.begin(), v.end(), #*G}v%Ow/u  
( >jc17BJq  
do_ !ce,^z&5  
[ %}{.U  
  cout << _1 <<   " , " U)1hC^[!   
] =BzBM`-o  
.while_( -- _1), v=D4O.  
cout << var( " \n " ) UO-,A j*wW  
) %gTY7LIe1z  
); I!.-}]k  
UBx0Z0Y  
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: zZS,<Z  
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 d)0 hAdh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _ sBFs.o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s$/ Z+"f(  
+lJD7=%K]Z  
DMT2~mh  
template < typename Cond, typename Actor > 5 gwEr170  
class do_while ) 3I|6iS  
  { YV6w}b:  
Cond cd; kb'l@d#E  
Actor act; D \boF+^  
public : dkZ[~hEQG-  
template < typename T > Ky{C;7X  
  struct result_1 ~P9^4  
  { u)l[*";S  
  typedef int result_type; &9xcP.3  
} ; :Z]\2(x  
g]._J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5 ~"m$/yE  
P2 +^7x?  
template < typename T > xic&m5j m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dV"Kx  
  { &I/C^/F&  
  do i.+#a2   
    { >  !WFY  
  act(t); 3 FLht L  
  } 2O`s'&.h  
  while (cd(t)); ;zi4W1  
  return   0 ; OP DRV\  
} "9;Ay@'B  
} ; vFK(Dx  
SuA`F|7?P  
Gdlx0i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r D|Bj(X8  
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。 AaJz3oncJ  
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。 OWmI$_L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 QC+BEN$  
下面就是产生这个functor的类: 58Z,(4:E  
_i0,?U2C  
s?&UFyYb,  
template < typename Actor > <2PO3w?Z  
class do_while_actor +4K'KpFzZ  
  { %X(|Z4dL  
Actor act; 5Veybchy "  
public : =UF mN"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QkY;O<Y_  
BEii:05  
template < typename Cond >  !:|D[1m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S&~;l/  
} ; q7zHT=@$  
P L*kjrLu7  
vrXNa8,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。 d~O)mJ J  
最后,是那个do_ m[&pR2T  
y-vB C3  
,in"8aT}~  
class do_while_invoker CS Isi]H  
  { !,;/JxfgVh  
public : aP +)  
template < typename Actor > Evq^c5n>{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vxim$'x!  
  { M"z3F!-j  
  return do_while_actor < Actor > (act); XNB4KjT  
} CGCSfoS9f  
} do_; W$u/tRF  
~H`(zzk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P!lTK   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $lAhKpdlW  
最后来说说怎么处理break和continue (\$=+' hy  
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。 F0+@FS0   
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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