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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J :(\o=5 5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `:O.g9  
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, uNBhVsM6<  
dF]8>jBOL  
N)Kr4GC  
@ xr   
  class filler 4 Z)]Cq*3  
  { f`rz)C03  
public : U# B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R/|{?:r?:x  
} ; AE _~DZ:%c  
HE'8  
y@JYkp>I  
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: XjU;oh4:.  
1]`HX=cl  
/MtacR  
^SCWT\E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )zV5KC{{  
FR"^?z?}p  
Xy&#}S}9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $c47cJO)W  
[.,6~=}vP  
-y<uAI g  
4gENV{ L  
二. 战前分析 z(eAwmuli  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e84TL U?~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S}O\<6&  
CU_06A|}  
mX_`rvYII  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jXZNr  
  /* --------------------------------------------- */ --sb ;QG  
vector < int *> vp( 10 ); RoRVu,1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iKY&gnu"  
/* --------------------------------------------- */ _AHVMsz@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X_l,fu^C#$  
/* --------------------------------------------- */ )v0vdAh'b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (5_(s`q.  
  /* --------------------------------------------- */ `_)dEu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;0gpS y$#  
/* --------------------------------------------- */ mo$*KNW%\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +Z*%,m=N(  
I),8EEf\  
4[q * 7m  
JK`P mp>  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6B{Awm@v}X  
1._1, _2是什么? .5xM7,  
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。 0f1#T gX  
2._1 = 1是在做什么? X9HI@M]h  
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。 OpQa!  
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。 IIZsN*^  
_I!&w!3oM  
9n7d "XD2  
三. 动工 0<9TyN6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B"v=Fr[  
DM95Il[/  
uX[ "w|  
Ex3woT-  
template < typename T > }dM^6 Kd%  
class assignment qQ_QF  
  { Jhc S  
T value; GZo4uwG@a  
public : KK6YA  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?Dm&A$r  
template < typename T2 > qfU3Cwy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !:5n  
} ; ]u';zJ.  
b'YbHUyu  
M&dtXG8<^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *gn*S3Is[j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }0G Ab2  
-tQ|&fl  
.w~USJ=X  
)EoG@:[  
  class holder R7i*f/m  
  { A-FwNo2"%  
public : xjN~Y D:  
template < typename T > Tx(R3B+u7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wah`  
  { "6i9f$N  
  return assignment < T > (t); 4SYN$?.Mp  
} L/I-(08!Y:  
} ; 0bE_iu>f'  
&bRH(yF  
KJiwM(o  
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: YaU A}0cW  
6_Kz}PQ  
  static holder _1; J"y@n ~*0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bBX~ZWw  
LHb{9x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QS}=oOR@k  
而不用手动写一个函数对象。 D }\`5L<  
~CA+'e%~~  
g i)/iz`  
heWb(E&  
四. 问题分析 pP @#|T  
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。 d\v _!7  
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。 |}; ~YMH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5h1j.t!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w9%gaK;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,#G@ri:B  
Z=|@76  
五. 问题1:一致性 _OY;SJ(  
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?| 5IMH G%W7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZeO>Ag^  
NmQ]qv  
struct holder 4jpF^&y7u^  
  { :.cX3dP@  
  // T*IudxW  
  template < typename T > i ,'~Ds  
T &   operator ()( const T & r) const yrjm0BM#  
  { IQDWH/ c  
  return (T & )r; |Xag:hof  
} Ut+mm\7  
} ; bA)Xjq)Rr  
^?2txLv,6  
这样的话assignment也必须相应改动: { at; U@o  
/y0 )r.R  
template < typename Left, typename Right > fp7Qb $-A  
class assignment 1 f=L8Dr  
  { H2]I__t/u  
Left l; NQG"}=KA  
Right r; Cv|:.y  
public : 0\+Qi?&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9YJb~tuZ73  
template < typename T2 > b%kh:NV{S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J: LSGj;R  
} ; URAipLvN  
Xk2  75Y  
同时,holder的operator=也需要改动: Y%faf.$/9  
TDoYp  
template < typename T > GYYro&aq{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?]t8$^m,;  
  { V/Q6v YX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /a q%l]hQ@  
} z,9qAts?mh  
&[YG\8sxWa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gvC2\k{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -4Xr5j%o  
a5'QL(IX  
return l(rhs) = r; #xc[)Y,W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _VlN Z/V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bYtF#Y   
MiC&av  
template < typename Tp > % ;<FfS  
class constant_t ?o4&cCFOE  
  { '/j`j>'!^  
  const Tp t; 1$^{Uma  
public : 8p FSm>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R:e:B7O~0  
template < typename T > <ygO?m{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "CaVT7L  
  { pQp}HD!-  
  return t; $OT:J  
} H.9J}k1S  
} ; gor6c3i  
ZD,l 2DQ?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8[DD=[&  
下面就可以修改holder的operator=了 4MM#\  
!-QKh aY  
template < typename T > Rwr0$_A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \R<yja  
  { Ev()2 80  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %$cwbh-{{  
} 5 `+*({  
9J?j2!D  
同时也要修改assignment的operator() %=]{~5f>  
L^=>)\R2$[  
template < typename T2 > u7/M>YJ`T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {[$p}#7Y  
现在代码看起来就很一致了。 !B\\:k]aO^  
G67BQG\av  
六. 问题2:链式操作 iz'8P-]K>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dI>oHMC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 k @ Hu0x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &8;mcM//4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ENGw <  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &~k/G  
xpV8_Gz;  
template < typename T > tSg#2  
struct result_1 `S!`=26Z!  
  { +Kk6|+5u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  oCduY2  
} ; 34oC285yc  
oreS u;`$  
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: cZwQ{9>  
D^A_0@  
template < typename T > ZFRKh:|  
struct   ref ^Dh2_vbI  
  { mb&b=&  
typedef T & reference; 89L -k%R  
} ; TWn7&,N  
template < typename T > d`:0kOF+  
struct   ref < T &> 04( h!@!g:  
  { # mzJ^V-  
typedef T & reference; `Q{kiy  
} ; 7mu%|!  
{_ #   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 74KFsir@  
)X@(>b{  
template < typename T > wHAh6lm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'n=FBu ^  
  { k<:!^_3H  
  return l(t) = r(t); D`LwW` 9  
} rz3&khi  
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。 .D7\Hao  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I($u L@$  
lFB Ka ,6  
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 ^ML2xh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0[PP -]JS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9_HEImk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &Zf@vD  
最后的布局是: -5Ccuk>6  
                Add ^m5{:\ Xk  
              /   \ }#Vo XilX  
            Divide   5 "e_ED*  
            /   \ v+\E%H  
          _1     3 OyH:  
似乎一切都解决了?不。 UboOIx5:  
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。 :?60pu=  
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 GFe  
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: w PV`j:?'  
R+^/(Ws'<  
template < typename Right > {2V=BDS|?K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C5eol &  
Right & rt) const #Q;#A |EZ  
  { YN\ QwV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !{SEm"J^  
} :\.v\.wm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `_f3o,5  
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。 MM^tk{2?.  
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。 .d.7D ]Yn  
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。 Wve ^2lkoK  
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。 wv1?v_4  
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? /1O6;'8He  
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: +wQ GC  
UH[ YH;3O  
template < class Action > <q_H 3|  
class picker : public Action (=p}b:Z  
  { ^6Xio6W  
public : `RjcJ?r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H-I*;  
  // all the operator overloaded N'^ 0:zK:  
} ; [V1gj9t=,  
YrB-;R 1+  
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。 f(9w FT  
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: h>\}-|Ek  
of(Nq@  
template < typename Right > bf}r8$,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .%*.nq  
  { L:'Y#VI{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S_\RQB\l  
} _Jx?m  
.}Xkr+ +]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z-:$)0f  
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。  u0i @.  
/Fk0j_b  
template < typename T >   struct picker_maker 'W$qi@f_s  
  { YXBS!89m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |px4a"  
} ; G"J6X e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I2zSoQ1P  
  { 4$_8#w B1&  
typedef picker < T > result; 'o5[ :=K  
} ; {0e5<"i  
gAR];(*  
下面总的结构就有了: mTcLocx  
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。 6.ap^9AD  
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。 n+xM))  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mv + .5X  
至此链式操作完美实现。 ph69u #Og  
71wyZJ  
o2%"Luf<  
七. 问题3 bk5~t'  
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。 sX@e1*YE_  
dLjT^ 9  
template < typename T1, typename T2 > "ebn0<cZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F.AO  
  { B[y1RI|9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '"I"D9;9  
} O1/!)E!  
@^`-VF  
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: /ZD/!YD&R  
c-gaK\u}j}  
template < typename T1, typename T2 > ^B5Hjf9  
struct result_2 QAX+oy  
  { hI/p9 `w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gew0Y#/  
} ; K)^.96{/@  
H#6J7\xcS  
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? smk0*m4  
这个差事就留给了holder自己。 qo'pU/@  
    23Eg|Xk  
+y-:(aP  
template < int Order > :<nL9y jt  
class holder; :@Q_oyWE8  
template <>  eYS  
class holder < 1 > 1no$|n#  
  { nar=\cs~g  
public : =. OW sFv  
template < typename T > *r(iegO$  
  struct result_1 $KtMv +m"  
  { M8 ++JI  
  typedef T & result; F2+lwycY  
} ; {'{ssCL  
template < typename T1, typename T2 > g%^Zq"  
  struct result_2 h~<#1'/<  
  { # U!J2240  
  typedef T1 & result; ~lQ]PKJ"  
} ; ]\Ez{MdAT  
template < typename T > mz/KGZ5t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hWuq  
  { k%c ?$n"  
  return (T & )r; k \]@  
} Be-gGJG  
template < typename T1, typename T2 > =(zk-J<nY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `(16_a  
  { G.c s-f  
  return (T1 & )r1; W>s<&Vb  
} EEF}Wf$f  
} ; W*VQ"CW{^]  
>N44&W  
template <> ? BBDk  
class holder < 2 > 8vnU!r  
  { VRMlr.T +  
public : X/'B*y'=U  
template < typename T > 5MiWM2"X\  
  struct result_1 LgB}!OLQ  
  { q-p4k`]  
  typedef T & result; >Utn[']~  
} ; D|UDLaz~  
template < typename T1, typename T2 > <:/V`b3a  
  struct result_2 >>&~;PG[  
  { Hs2L$TX  
  typedef T2 & result; XbG=H-|  
} ; l$PO!JRD  
template < typename T > |RHX2sso  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cj5p I?@e)  
  { vChkSY([  
  return (T & )r; #16)7  
} vE{QN<6T  
template < typename T1, typename T2 > %lEPFp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YIjBKh  
  { c9DX  
  return (T2 & )r2; 6V!yfps)  
} E&]S No<  
} ; :90DS_4  
$g 5pKk  
Rm6<"SLV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "PnYa)?1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _U'edK]R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8=t?rA  
vR#A7y @ !  
return l(i, j) = r(i, j); Y|KX:9Y@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )]rGGNF*  
4dl?US[-  
  return ( int & )i; J6\<>5 A?  
  return ( int & )j; {hVSVx8ZL  
最后执行i = j; <9B43  
可见,参数被正确的选择了。 Vs m06Rj{  
bm(0raugs  
@$Z5A g!  
0vDP- qJV-  
?T?%x(]I  
八. 中期总结 Xdw%Hw  
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: YjLPW@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^> ZQ:xs@(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IRXpk 6|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (z+[4l7  
oM QH- \(}  
Y`\zLX"_m  
IjD: hR@  
H=7dp%b"  
z_r W1?|  
九. 简化 YIt:_][*  
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。 p8o%H-Xk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M[HPHNsA&  
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: $ 'HiNP {c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {h|3P/?7  
  +-*/&|^等 5+giT5K*h  
2. 返回引用。 A#LK2II^  
  =,各种复合赋值等 $Pl>T09d  
3. 返回固定类型。 2>?GD@GE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c[J#Hc8;  
4. 原样返回。 B8;_h#^q  
  operator, 1rTA0+h  
5. 返回解引用的类型。 />)>~_-3  
  operator*(单目)  LBw,tP  
6. 返回地址。 v]Pw]m5=U  
  operator&(单目) nvgo6*  
7. 下表访问返回类型。 Sr%~ 5Q[W  
  operator[] &UQKZ.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pbd#Fu;  
  operator<<和operator>> i8u9~F   
G8 f7N; D  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 rTW1'@E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [ZDJs`h!`  
bAt!9uFn  
template < typename Left > u;1#eP\;  
struct value_return '^lrGO6 z7  
  { d<fS52~l  
template < typename T > hW _NARA  
  struct result_1 +1F@vag7  
  { es&+5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oa1&9  
} ; l&U3jeW-o  
eHd{'J<  
template < typename T1, typename T2 > [uZU p*.V  
  struct result_2 oKzV!~{0M;  
  { 3l<)|!f]g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; st/Tb/  
} ; f}nGWV%,  
} ; (;C_>EL&u  
\MK)dj5uUJ  
3J%jD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /O/u5P{J  
z}OY'}sk8  
下面我们来剥离functor中的operator() &!KJrQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: # |w,^tV  
p^\>{  
return l(t) op r(t) H*;J9{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) - stSl*  
return op l(t) ur9-F^$  
return op l(t1, t2) lr,hF1r&Y  
return l(t) op {%b>/r  
return l(t1, t2) op ra$_#HY  
return l(t)[r(t)] u\s mQhQGE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [sACPn$f  
{l\v J#r:  
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: kd!f/'E!  
单目: return f(l(t), r(t)); i|.!*/qF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ chlAQz(  
双目: return f(l(t)); e>sr)M  
return f(l(t1, t2)); 9tk}_+  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ho\K %#u  
e[>(L%QV+  
struct meta_divide 3)__b:7J  
  { QBai;p{  
template < typename T1, typename T2 > .:l78>f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d=N5cCqq  
  { u&2uQ-T0  
  return t1 / t2; [C P V5\2  
} =xai 7iM  
} ; U>ob)-tl  
zSDiJ$Xk  
这个工作可以让宏来做: >d#B149  
;( VJZ_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 93[`1_q7\  
template < typename T1, typename T2 > \ LOR$d^l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^Q2K0'm5  
以后可以直接用 ?HZ+fS ,-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :%!=Ej.J  
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 )k0bP1oGS  
(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。。。) /HI#8  
SYa!IL-B  
}[D[ZLv  
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 NVJvCs)3f  
"AUY+ LN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _pjpPSV6J  
class unary_op : public Rettype s:wLEj+  
  { cg$7`/U  
    Left l; #HM0s~^w&  
public : [u,B8DX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7QQ1oPV  
,i,f1XJ|  
template < typename T > +!.=M8[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7&|fD{:4U  
      { <P g.N  
      return FuncType::execute(l(t)); @0n #Qs|E!  
    } ,f} s!>j  
fvN2]@:  
    template < typename T1, typename T2 > is#?O5:2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kax85)9u  
      { %8hhk]m\b>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wU?2aXY  
    } :+!hR4Z~\;  
} ; CO 5?UgA  
'DRyOJnr  
zF\k*B  
同样还可以申明一个binary_op $;$_N43  
GJ{]}fl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qo$<&'r  
class binary_op : public Rettype o)Ob}j  
  { `Z/"Dd;F^3  
    Left l; 1mf|:2,  
Right r; )CihqsA2  
public : [A[vR7&S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nJA\P1@m  
)jCAfdnCs  
template < typename T > `6Y'H2WJ?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "m/0>UU0  
      { 9dSKlB5J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =(.HO:#  
    } bWjW_$8  
?ry`+nx  
    template < typename T1, typename T2 > #L BZ%%v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !63x^# kg  
      { 9J0m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U,aV {qz  
    } ^ 8egn|  
} ; gQ,PG  
>qAQNX  
NWv1g{M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :;)K>g,b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UT]LF#.(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #Z (B4YO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LI"ghz=F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! & 7JCPw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ze!7qeW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;]vE"Mx$  
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) 5BTQJa  
下面是修改过的unary_op 4 K)P Yk  
CXvL`d"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NfDg=[FN[  
class unary_op U6n%rdXJ=  
  { vSPkm)O0)  
Left l; umSbxEZU@  
  W@#)8];>  
public : <_ddGg~  
 ~/ iE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *,@dt+H!y  
] 6M- s  
template < typename T > kCLz@9>FQ  
  struct result_1 XQHvs{P o  
  { A;q}SO%b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |brl<*:  
} ; tE=P9 \4  
6\/C]![%  
template < typename T1, typename T2 > ?uOdqMJV  
  struct result_2 m7g; psg  
  { E3;[*ve  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wM_k D  
} ; l#V"14y  
~48Uch\LG:  
template < typename T1, typename T2 > |f?tyQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~]*)&  
  { J=| fxR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C!%BW%"R  
} e ST8>r  
D~U 4K-  
template < typename T > 0bS\VUB(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N3 07lGb  
  { Rco#?'  
  return OpClass::execute(lt(t)); qZG "{8  
} u ;f~  
Nt'(JAZ;  
} ; G8Ns?  
lLS`Ln)"  
*";,HG?|Iz  
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 Ql3hq.E  
好啦,现在才真正完美了。 ~t.*B& A  
现在在picker里面就可以这么添加了: E@Q+[~H}  
^MKvZ DOP  
template < typename Right > 9ZeTS~i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~X*)gS-=  
  { mp+ %@n.;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4}gqtw:  
} W;eHDQ|  
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。 W`C2zbC  
^ejU=0+cN  
%Z}A+Rv+*m  
XGbtmmQG  
_U|s!60'  
十. bind |Q?IV5%$  
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。 w8%<O^wN,  
先来分析一下一段例子 xQ-]Iw5  
-c~nmPEG6  
BD\xUjd?)Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @K3<K (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H YZ94[Ti  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  (/-2bO  
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。 /{."*jK  
我们来写个简单的。 <A;R%\V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w|O MT>.  
对于函数对象类的版本: jyb/aov  
)F8G q,  
template < typename Func > r**u=q %p  
struct functor_trait 4S`2")V  
  { Fi14_{  
typedef typename Func::result_type result_type; [x kbzJ  
} ; #9F=+[L  
对于无参数函数的版本: j[.R|I|  
>MauuL,.j  
template < typename Ret > 4'cdV0]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t"cGv32b  
  { Pe EC|&x  
typedef Ret result_type; WSz#g2a  
} ; ogtKj"a  
对于单参数函数的版本: 4@&8jZ)a  
'j 'bhG  
template < typename Ret, typename V1 >  {F+7> X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }q^M  
  { `b=?z%LuT  
typedef Ret result_type; :,h47'0A  
} ; PmZ-H>  
对于双参数函数的版本: K.Nun)<  
7hlgm7 ^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n{s `XyH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .J6Oiv.E  
  { qL/4mM0  
typedef Ret result_type; ^i&sQQ( {  
} ; a^ hDxeG  
等等。。。 xX.fN7[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k1e0kxn  
kAsYh4[  
template < typename Func > hX# y7m  
struct func_return D(yU:^L  
  { U p=J&^.  
template < typename T > O8%+5l`T!  
  struct result_1 =;#+8w=^  
  { 3xj ?}o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JL5 )  
} ; C_mPw  
80TSE*  
template < typename T1, typename T2 > v9QR,b` n  
  struct result_2 pTT7#b(t  
  { 9+k7x,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Km7HB!=<  
} ; 1:h{( %`&  
} ; 56T<s+X>  
kq&xH;9=.  
+Wrj%}+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,_ }  
3)b[C&`  
template < typename Func, typename aPicker > "xe %  IS  
class binder_1 l*V]54|ON3  
  { t}n:!v"|+O  
Func fn; D/[(}o(  
aPicker pk; Nj4=  
public : ,Dd )=  
q$6fb)2I]e  
template < typename T > sOQF_X(.x  
  struct result_1 YC+}H3 3  
  { cy T,tN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eh/B[u7T[  
} ; `"`/_al^  
xF![3~~3[  
template < typename T1, typename T2 > 7DQ{#Gf#G  
  struct result_2 Z.TYi~d/9D  
  { pxy=edd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JG\T2/b  
} ; "|ZC2Zu<  
|+K3\b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M*li;  
+ExXhT  
template < typename T > }QrBN:a$(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {/d<Jm:  
  { pm`BMy<5PU  
  return fn(pk(t)); *Y'nDv6_P  
} YL*yiZ9  
template < typename T1, typename T2 > 4&]Sb}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `L n,qiA  
  { .;nU" a3'  
  return fn(pk(t1, t2)); I.#V/{J  
} n3Uw6gLD  
} ; %zDh07VT\  
aly1=j  
^~\cx75D  
一目了然不是么? >.'rN>B+  
最后实现bind Ldqn<wNnI  
_nW{Q-nh  
a k&G=a6^  
template < typename Func, typename aPicker > vU= +  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O_-Lm4g?4  
  { lAYyxG#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MtWzGE=?  
} R <Mvwu  
bn$a7\X-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ffDh 0mDN  
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。 wyG7SA   
G?Fqm@J{XT  
十一. phoenix $hv o^$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gT3i{iU  
oTS/z\C"<u  
for_each(v.begin(), v.end(), KA^r,Iw  
( 'VVEd[  
do_ ;QZ}$8D6Q  
[ E&js`24 &  
  cout << _1 <<   " , " zX=K2tH  
] 4R<bfZ43  
.while_( -- _1), y8~/EyY|^  
cout << var( " \n " ) (|Zah1k&]  
) !Miw.UmPm  
); Y'n+,g  
j'xk [bM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F<R+]M:fa  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fSR+~Vy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x$p_mWC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M`m-@z  
BF >67 8h  
D=ZH? d  
template < typename Cond, typename Actor > "}/$xOl"  
class do_while :<Z>?x  
  { :`U@b 6  
Cond cd; ,e]|[,r#5  
Actor act; YC,s]~[[   
public : xb6y=L  
template < typename T > xhq-$"B  
  struct result_1 c_p7vvI&c0  
  { 60RYw9d%0  
  typedef int result_type; Ep }{m<8c  
} ; ^)wTCkH&y  
ON r}{T%@/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xo,}S\wcn  
k+nfW]UNF  
template < typename T > ~6bf-Wg'X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! J7ExfEA  
  { 5}v<?<l9\  
  do TDqH"q0  
    { )7`2FLG  
  act(t); 3fdx&}v/  
  } -(ev68'}W  
  while (cd(t)); YoU|)6Of   
  return   0 ; %t.L;G  
} cZVVJUF  
} ; +c&oF,=}!P  
?^f=7e8]  
gjbSB6[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]?1n-w.}r  
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。 V$OZC;4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 cUB+fH<B2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >^odV ;^  
下面就是产生这个functor的类: =uG}pgh0  
BNj@~uC{  
4ju=5D];   
template < typename Actor > 7~f"8\  
class do_while_actor C*C;n4AT  
  { JI5%fU%O#n  
Actor act; k/lU]~PE  
public : [v%j?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p$S\l] ,  
f[wA ]&  
template < typename Cond > |L}1@0i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )0\"8}!  
} ; |``rSEXYs  
.5s#JL  
gS VWv9+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 78u9> H  
最后,是那个do_ *i`t4N A  
}HLs.k4-;  
eI@nskq#  
class do_while_invoker @Q%9b)\\  
  { zxD~W"R:s  
public : ~R+,4  
template < typename Actor > Dwx^hNh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dm:2:A8^  
  { dX^d\ wX  
  return do_while_actor < Actor > (act); awC:{5R8v  
} 3<"!h1x5  
} do_; 1+Z@4;fk  
kWZ@v+Mk3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;Yr?"|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1*VArr6*6  
最后来说说怎么处理break和continue 2d60o~ 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。 e$t$,3~  
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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