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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w$%1j+%&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 REc+@;B  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, A$;"9F@  
W1;u%>Uh  
c D0-g=&  
6 ~LCj"  
  class filler 8P[aX3T7G  
  { <V_P)b8$1  
public :  HLsG<#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O;m@fS2%3  
} ; "GY/2;  
j8 |N;;MN  
{IR-g,B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E3P2  
g+  P  
8 O% ?t  
w4%yCp[,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wOU\&u|  
fOtzb YVC  
JK_(!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uE%$<o*#  
t~(|2nTO5  
D/x!`&.sN  
O\&[|sGY{  
二. 战前分析 b<1+q{0r  
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。 .QVZ!  
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 ^oYudb^%  
xG"*w@fs7  
eGr;PaG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x-%4-)  
  /* --------------------------------------------- */ | g[iK1  
vector < int *> vp( 10 ); ~&\}qz3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /CfgxPo  
/* --------------------------------------------- */ &w"1VOV<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lw j,8  
/* --------------------------------------------- */ 0<'Q;'2* L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /ij)[WK@  
  /* --------------------------------------------- */ ;.EW7`)Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6X`i*T$.  
/* --------------------------------------------- */ 5zk^zn)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H4{CiZ  
-H-:b7  
 tQSJ"Q  
>u R0 Xs;V  
看了之后,我们可以思考一些问题: =QQTHL{3  
1._1, _2是什么? %S9YjMR@  
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。 &U7INUL  
2._1 = 1是在做什么? PbpnjvVrM  
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。 v62O+{  
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。 Z36C7 kw  
7 S 6@[-E  
|b^+= "  
三. 动工 CYFi_6MFl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /t"F Z#  
~8l(,N0  
.`@)c/<0  
yuA+YZ  
template < typename T > TcEvUZJ"  
class assignment P|' eM%  
  { ).l`N&_peM  
T value; PT/TQW  
public : @B#\3WNt  
assignment( const T & v) : value(v) {} s. ]<r5v7  
template < typename T2 > n4%ZR~9WH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $vjl-1x&  
} ; MIF`|3$,  
vA"MTncv  
D6L5X/#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K}e:zR;;^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X" m0||  
*}<Uh'?  
hw9qnSeRy  
t]14bf$*Q  
  class holder INjr$'*  
  { Q!*}^W  
public : {Uj-x -  
template < typename T > HY!R|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n> tru L  
  { 2>+(OL4l  
  return assignment < T > (t); [Rxbb+,U  
} d.3cd40Q  
} ; oqUF_kh  
K6d2}!5  
0* ^>/*  
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: ~;S  
0ub0 [A  
  static holder _1; 0(|Yy/Yq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 scQnL'\  
D`NPU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7U647G(Sg  
而不用手动写一个函数对象。 &m=73 RN  
q"9 2][}  
AC&)FY  
a${<~M hm  
四. 问题分析 wG@f~$   
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。 @i <vlHpl  
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。 SUC'o"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hZ`<ID  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9_-6Lwj6t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WRov7  
W"n0x8~sV  
五. 问题1:一致性 Us2IeR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| U[EZ, 7n8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C C B'  
38#Zlc f  
struct holder l=PZlH y1G  
  { \k 6'[ln  
  // l0w<NZ F  
  template < typename T > pf$gvL  
T &   operator ()( const T & r) const Xti.yQx\  
  { ("KtJ  
  return (T & )r; $W]}m"l  
} D/YMovH%  
} ; 92x)Pc^D  
`?G&w.Vs  
这样的话assignment也必须相应改动: @1N .;]|  
Nsn~mY%  
template < typename Left, typename Right > FrC)2wX  
class assignment HtV8=.^  
  { |Kb m74Z%  
Left l; H/U.Bg 4  
Right r; (YM2Cv{4  
public : R-YNg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `a `>Mtl  
template < typename T2 > Ggry,3X3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z4oD6k5oc  
} ; FsLd&$?T&  
hdeI/4 B  
同时,holder的operator=也需要改动: 6WX?Xc]$3  
6UI6E)g  
template < typename T > ]nNn"_qh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V :/v r  
  { DwGRv:&HH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,BFw-A  
} 8<Pi}RH  
t$ 97[ay  
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。 .k$Yleg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w75Ro6y  
OLo?=1&;;  
return l(rhs) = r;  W_6gV  
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。 $xCJ5M4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6LrI,d  
]ddH>y&o  
template < typename Tp > jvxCCYXR  
class constant_t ;l^'g}dQ^  
  { W[sQ_Z1C  
  const Tp t; <Sr:pm  
public : h^v#?3.@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @Ko#nDEq  
template < typename T > m%'T90mi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y|=KrvMHJ  
  { w/:ibG@  
  return t; Tq SjL{l%  
} U o aWI2  
} ; IwBO#HR~)  
6v74mIRn'?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5{WvV%  
下面就可以修改holder的operator=了 J\>/ J%  
;O|u`fAqT  
template < typename T > OsW*@v(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I2krxLPd  
  { p"7[heExw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YI;MS:Qj  
} {6%-/$LX  
NB5lxaL  
同时也要修改assignment的operator() ;.<HpDfG_  
kkW}:dBl  
template < typename T2 > -knP5"TB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }346uF7C  
现在代码看起来就很一致了。 E^A!k=>  
HGDiwA  
六. 问题2:链式操作 |j{]6Nu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tv Zq):c  
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。 wCV~9JTJ!  
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。 7G7"Zule*j  
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。 ^w&!}f+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m>3\1`ZF~<  
<:&{c-f/  
template < typename T > u.*}'C>^^v  
struct result_1 F@#p  
  { NTO.;S|2%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^.  
} ; ; xQhq*  
~w9`l8/0  
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: V6h8+|hK  
AX'-}5T=  
template < typename T > /{/mwS"W  
struct   ref VS!v7-_N5  
  { \zwm:@lG  
typedef T & reference; 9]lyV  
} ; [Q\(k d*4  
template < typename T > "zzb`T[8  
struct   ref < T &> ]m7x&N2  
  { VR%*8=  
typedef T & reference; ]0SqLe  
} ; .<xD'54  
NB86+2stu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `B:hXeI  
d0f(Uk  
template < typename T > Z }Q/u^Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JiuA"ks)  
  { 8<32(D{  
  return l(t) = r(t); (ip3{d{CT]  
} e**'[3Y  
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。 g6S-vSX,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g!r) yzK  
[-81s!#mkw  
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 N3a ]!4Y\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .7:ecFKk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oIMS >&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QFoCi&  
最后的布局是: fY #Yn  
                Add #XqiXM~^R  
              /   \ a<>cbP  
            Divide   5 J4z&J SY  
            /   \ g[~J107%A  
          _1     3 Z!jJ93A"  
似乎一切都解决了?不。 :_nGh]%  
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。 <X5ge>.  
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。 "(kiMo g-  
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: g:U -kK!i  
rSm#/)4A  
template < typename Right > 4cJ/XgX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (v:8p!QN  
Right & rt) const a1[J>  
  { r(_Fr#Qn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); : t75iB=  
} $BB^xJ\O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oR7f3';?6  
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。 *"6A>:rQs  
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。 J~ +p7S  
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。 qzLD  
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。 qw)Ou]L=  
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? $YJi]:3&  
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: U^DR'X=  
/len8FRf  
template < class Action > Eq=JmO'gHs  
class picker : public Action L}_VT J  
  { Z*v`kl  
public : Pi,86?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &XXr5ne~C  
  // all the operator overloaded Y;dqrA>@  
} ; oJ#;XR  
[i> D|X  
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。 ,ZO?D|M1  
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: ') 2LP;(  
W*n|T{n  
template < typename Right > cA| n*A-j<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Vy c  
  { `>lY$EBG@[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  qzSm]l?z  
} 0j}@lOt(  
(&_^1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B&EUvY '  
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。 UjyrmQf  
X2P8Zq=%a  
template < typename T >   struct picker_maker n*#HokX  
  { f Avh!g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xsvJjs;=  
} ; GNW.n(a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c s:E^  
  { q!Z{qt*`um  
typedef picker < T > result; \vpX6!T  
} ; |F qujZz  
>]Dn,*R  
下面总的结构就有了: ItZ*$I1<  
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。 &F'n >QT9q  
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。 B@' OUcUR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v9#F\F/  
至此链式操作完美实现。 r*FAUb`bG  
 DD[<J:6  
lj+&3<E  
七. 问题3 LF+E5{=:R  
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。 )t2eg1a:  
3wPUP+)c7  
template < typename T1, typename T2 > Odw9]`,T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3aJYl3:0B  
  { X2YBZA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \GK]6VW  
} B f.- 5  
}z2[w@M  
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: dChMjaix  
FvD/z ;N  
template < typename T1, typename T2 > {.Brh"yC  
struct result_2 I(z16wQ  
  { on1B~?*D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $Xs`'>,"  
} ; Q+O./1x*,  
NuXII-  
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 ?F_({im  
这个差事就留给了holder自己。 *0_Q0SeE,o  
    E+$D$a  
EQ>@K-R  
template < int Order > cXb&Rm' L  
class holder; U[Lr+nKo\  
template <> k/)h@K8@  
class holder < 1 > &#!1 Y[e^  
  { <driD'=F  
public : fGWXUJ  
template < typename T > x]IJ;  
  struct result_1 O0eM*~zI  
  { StiWa<"c  
  typedef T & result; ;R$2+9  
} ; U&#`5u6'j  
template < typename T1, typename T2 > Q!r` G  
  struct result_2 g|tclBx  
  { F(Je$c/J|~  
  typedef T1 & result; 7j88^59  
} ; 7"OJ,Mx%  
template < typename T > h-DHIk3/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KxWm63"  
  { 'LR|DS[Ne  
  return (T & )r; o.s(=iG  
} lAkg47i  
template < typename T1, typename T2 > 20I/En  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZI6{KOis  
  { *&hbfsP:  
  return (T1 & )r1; kM(m$Oo.  
} F3L+X5D.yu  
} ; !lBK!'0  
oVW>PEgB-  
template <> 4[)tO-v:Y  
class holder < 2 > |7${E^u  
  { &=XK:+  
public : .hnq>R\  
template < typename T > !7p&n3dz  
  struct result_1 7m}fVLk  
  { ncTMcu  
  typedef T & result; Zay%QNsb  
} ; "=V!-+*@G@  
template < typename T1, typename T2 > "8~PfLJ+  
  struct result_2 eHR]qy 0_X  
  { EV7lgKM^  
  typedef T2 & result; n~0MhE0H  
} ; U*,\UF  
template < typename T > |*Oi:)qt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :zNNtv iA  
  { #T@k(Bz{L  
  return (T & )r; ^;tB,7:*V  
} T\bpeky~  
template < typename T1, typename T2 > X~SNkM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B{p74 >  
  { ?Iq{6O>D.  
  return (T2 & )r2; 4Z5;y[k(  
} ~O]{m,)n  
} ; #on ,;QN  
^Ai QNL}  
9%bErMHL  
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> >。 p}5413z5Z=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >s1?rC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i0zrXaKV  
) .KMZ]  
return l(i, j) = r(i, j); /Gn0|]KI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X(\L1N  
drk BW}_  
  return ( int & )i; v`]y:Ku|wR  
  return ( int & )j; dCo3VF"u  
最后执行i = j; g/i%XTX>  
可见,参数被正确的选择了。 $15H_X*!  
Rjv;[  
),[@NK&=  
c{KJNH%7  
mx UyD[|  
八. 中期总结 '@Yp@ _  
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: /lh1sHgD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5G$ ,2i(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =\oL'>q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |lZp5MOc  
;NrPMz  
TdT`V f  
3^xq+{\)  
8R:Glif  
GN:|b2 "  
九. 简化 e+D]9wM8  
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。 %5DM ew  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &I(\:|`o  
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: 3D1y^I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ts}OE  
  +-*/&|^等 GZKYRPg  
2. 返回引用。 C&R U  
  =,各种复合赋值等 oveK;\7/m  
3. 返回固定类型。 9q 2 vT^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *Ms"{+C  
4. 原样返回。 IkjJqz  
  operator, 6x=w-32+ y  
5. 返回解引用的类型。  S~E@A.7  
  operator*(单目) R/*"N'nH-%  
6. 返回地址。 c))?9H ,e)  
  operator&(单目) mfS}+_ C  
7. 下表访问返回类型。 KfYU.Q  
  operator[] CV_M |  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  OK8Ho"  
  operator<<和operator>> cofdDHXfQI  
S'kgpF"bm  
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。 O`"~AY&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +!E9$U>6%  
]!@=2kG4  
template < typename Left > RA[%8Rh)  
struct value_return 12m-$/5n+  
  { Uzc p  
template < typename T > %KkC1.yu<  
  struct result_1 pe2:~}WB  
  { w6)Q5H53)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f1+  
} ; VB#&`]r do  
R! On  
template < typename T1, typename T2 > EP>Lh7E9n  
  struct result_2 ('UTjV  
  { 0t}v@-abU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t[|t0y8  
} ; <hiv8/)?  
} ; B RskxyL&,  
;1 {=t!z=  
#;W4$ q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }+G5i_a  
~ {yy{  
下面我们来剥离functor中的operator() ]Y!Fz<-;P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %7P]:G+Y\  
.P/0 `A{&  
return l(t) op r(t) Ui"{0%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _q4O2Fx0  
return op l(t) jZPGUoRLg  
return op l(t1, t2) 5pe)CjE:  
return l(t) op WZPj?ou`G  
return l(t1, t2) op  ;<B  
return l(t)[r(t)] & rD8ng+$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OFyy!r@?  
lS7L|  
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: k ,+,,W  
单目: return f(l(t), r(t)); PnInsf%;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q5=,\S3=  
双目: return f(l(t)); ]1Wxa?  
return f(l(t1, t2)); cs*E9  
下面就是f的实现,以operator/为例 yiI oqvP  
{wj%WSQj/y  
struct meta_divide L 6fbR-&Lt  
  { strM3j##x  
template < typename T1, typename T2 > 2,`X@N`\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $fT5Vc]B4  
  { f\_PNZCc  
  return t1 / t2; qlYi:uygY  
} {FKr^)g  
} ; *fI n<Cc  
Skg/iH"(  
这个工作可以让宏来做: D&2NO/ R  
o{fYoBgr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U5H%wA['m  
template < typename T1, typename T2 > \ TK[[6IB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; njg0MZBqA  
以后可以直接用 `[(XZhN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >yXhP6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +hr|$  
(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。。。) l!Xj UnRF  
+~aIT=i3  
f^lcw  
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 rTR"\u7&H  
KCw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZvT,HJ0?  
class unary_op : public Rettype ![\P/1p  
  { %_4#WI  
    Left l; F0z7".)  
public : .'_}:~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} : slO0  
9?hZf$z  
template < typename T > jS[=Zx`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :i?6#_2IC  
      { h8 N|m0W  
      return FuncType::execute(l(t)); 5R~M@   
    } 5$'[R ;r  
tzGQo5\  
    template < typename T1, typename T2 > `4'=&c9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R2a99#J  
      { iz^uj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -V}xvSVg  
    } gDLS)4^w  
} ; ;<Hk Cd  
."^\1N(.n  
UCfouQCj  
同样还可以申明一个binary_op W}TP(~x'N  
(?R!y -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M(K7xx+G  
class binary_op : public Rettype iJ^}{-  
  { rZ3ji(4HS  
    Left l; 0 3v&k  
Right r; Qc&Y|]p"  
public : yTg|L9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U\:Y*Ai  
 @9_mk@  
template < typename T > 0>td[f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XWS]4MB+vm  
      { |TM n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R@jMFh;  
    } L{&2 P  
nCWoco.xy  
    template < typename T1, typename T2 > gFHBIN;u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ='b)6R  
      { z{ V;bi;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ E6e~  
    } y.D+M$f  
} ; gs3(B/";c  
z=U+FHdh/-  
W0sLMHq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 CE96e y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9]lI?j]o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6_QAE6A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 a dr\l5pWQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cYg J}(>}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n ng|m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }lX$KuD  
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) !"qT2<A  
下面是修改过的unary_op [niFJI sc  
R3_OCM_*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [.xY>\e  
class unary_op QR"+fzOL  
  { 9G SpDc  
Left l; 3\j`g  
  4Xa] yA =  
public : :FS5BT$=  
b7\>=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fb`x1Q  
c:.5@eq^  
template < typename T > "Ux(nt  
  struct result_1 i@?|vu  
  { n5UUoBv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /fb}]e]N  
} ; mJ<`/p?:  
f<wYJGI  
template < typename T1, typename T2 > -+1O*L!  
  struct result_2 )SJM:E  
  { 3 5.&!4}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G-9i   
} ; 1] =X  
lPxhqF5pP  
template < typename T1, typename T2 > T})q/oUqK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J~WT;s  
  { 8=L"rekV_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {v]L|e%{  
} a5t&{ajJ  
8j70X <R  
template < typename T > BT8)t.+pv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :s_.K'4?a  
  { : H;S"D  
  return OpClass::execute(lt(t)); iE"]S )  
} ;y\/7E  
) u{ ]rb[  
} ; |=YK2};  
_|12BVq  
8e>B>'nH  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B2]52Fg-"  
好啦,现在才真正完美了。 &v((tZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: WM|G/'q  
tT)s,R%  
template < typename Right > -~8PI2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K% FK  
  { , p}:?uR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W+Mw:,>*s  
} xS12$ib ~G  
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。 SJP3mq/^K  
}hg=#*  
myX&Z F_9  
@, fvWNI  
7O*Sg2B  
十. bind E`JW4)AH  
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。 td%J.&K_*'  
先来分析一下一段例子 W3!-;l  
)-[$m%  
tKUW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q7KHx b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9FSa=<0wE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mB>0$l y  
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。 9HFEp-"  
我们来写个简单的。 }(u:K}8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PRiE2Di2S  
对于函数对象类的版本: kZ@UQ{>`  
wg0_J<y]  
template < typename Func > 4_VgJ9@  
struct functor_trait S>T ;`,  
  { +|dL R*s  
typedef typename Func::result_type result_type; ~ 2Hw\fx  
} ; HN367j2e  
对于无参数函数的版本: Ln&~t(7  
Z+U -+eG  
template < typename Ret > &aIFtlC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } G{"Mp4  
  { Rq+7&%dy  
typedef Ret result_type; BV@q@C  
} ; W*S4gPGM  
对于单参数函数的版本: 7P3/Ky@6  
.yfp-n4H  
template < typename Ret, typename V1 > $s}w23nB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3AdYZ7J  
  { %,vq@..^  
typedef Ret result_type; zdPJ>PNU  
} ; F5:xrcyC  
对于双参数函数的版本: R[\1Kk(Zo  
ylczM^@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q]=/e7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \='LR!_  
  { JL#LCU ?  
typedef Ret result_type; fWA# n  
} ; >F7HKwg}Z  
等等。。。 H%l-@::+$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d:>^]5cE&  
U 5j4iz'  
template < typename Func > FY Flh^}  
struct func_return +2:HgW  
  { . U6(>6-  
template < typename T > y7h^_D+Ce  
  struct result_1 _/Ve~( "  
  { BJ3<"D{.*4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O, eoO,gB  
} ; )b]!IP3  
|)>+& xk  
template < typename T1, typename T2 > u =L Dfn  
  struct result_2 Kh=\YN\E<  
  { {06-h %qr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L / PAC  
} ; c0e[vrP:  
} ;  V0A>+  
 d<xi/  
;k@]"&t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0sw;h.VY  
B2$cY;LH  
template < typename Func, typename aPicker > sM)1w-  
class binder_1 :!t4.ko  
  { i^:#*Q-co  
Func fn; a8)2I~j  
aPicker pk; ]Zh$9YK  
public : M __S)  
FsOJmWZ  
template < typename T > w3 vZ}1|  
  struct result_1 1l)j(,Zd*  
  { J?#vL\8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7wWx8  
} ; 5V(#nz  
|9 5K  
template < typename T1, typename T2 > Tw$tE:  
  struct result_2 R73@!5N%  
  { a(yWIgD\\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *iru>F8r:  
} ; 2Jiy`(P  
r<(UN@T}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *"_W1}^  
pLF,rOb  
template < typename T > }sqFvab<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B+Qo{-  
  { X6B,Mply  
  return fn(pk(t)); Qh8pOUD0l}  
} p3-~cr.LD  
template < typename T1, typename T2 > "h1ek*(?<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @6~m&$R/  
  { ;,]4A{|  
  return fn(pk(t1, t2)); k9H}nP$F  
} :/SGB3gb1t  
} ; xv147"w'v  
p)Q5fh0-  
)Z4iM;4]  
一目了然不是么? $; _{|{Yj  
最后实现bind r@i)Sluf  
0#Us *:[6  
*uK!w(;2  
template < typename Func, typename aPicker > 3TjyKB *!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dzbbFvG  
  { :8bq0iqsV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  \>"Zn7  
} X xwcvE  
cCZ$TH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gI RZkT`  
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。 4@F8-V3q4  
->{\7|^  
十一. phoenix #%$@[4 "V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YVF@v-v-,  
[Pq |6dz  
for_each(v.begin(), v.end(), >2K'!@ ~'  
( 3zfpFgD!  
do_ n87Uf$  
[ s+ *LVfau  
  cout << _1 <<   " , " mV"F<G; H  
] r&v!2A]:  
.while_( -- _1), <x<qO=lq  
cout << var( " \n " ) J<"Z6 '0v  
) &a\w+  
); Y/m-EL  
)iIsnM  
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: t vW0 W  
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 \jZmu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p[|V7K'Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >#S}J LZ  
7|Wst)_~j  
RJ4=AA|  
template < typename Cond, typename Actor > peS4<MqWu  
class do_while 79 _8Oh  
  { P^q!Pye  
Cond cd; M`=\ijUwN  
Actor act; Fm&f  
public : '>bn94$  
template < typename T > 7?_g m>]a  
  struct result_1 k&K'FaM!  
  { {<Y!'WL{  
  typedef int result_type; r4 5}o  
} ; !p36OEx  
X H!n{Of  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d{WOO)j  
.}!.: |  
template < typename T > 3h o'\Ysu/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Swl$ab  
  { F2(^O Fh  
  do cF9ZnT.  
    { 4},Y0QXw  
  act(t); eA(FWO  
  } )`|`PB  
  while (cd(t)); BdvpG  
  return   0 ; y{P~!Yn|  
} 8<6@O  
} ; d[;&2Jz*  
%[L/JJbP&Z  
\Yv4 4*I`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )g-0b@z!n  
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。 N/2WUp  
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。 'wBOnGi6  
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。 "Rf|o 6!d  
下面就是产生这个functor的类: 3-0jxx(  
3s*mq@~1X  
Mac:E__G  
template < typename Actor > CRzLyiRvU&  
class do_while_actor :q2RgZE  
  { fo9V&NE  
Actor act; m+pK,D~{"  
public : }U%E-:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0!axAvBV  
YAi@EvzCVy  
template < typename Cond > 54s90  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &MrG ,/  
} ; $S/WAw,/  
&MONg=s3  
3)^ 2X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .b2%n;_>.  
最后,是那个do_ NfCo)C-t  
VdL }$CX$  
fB4zqMSfE  
class do_while_invoker q}"HxMJ  
  { 5RSP.Vyx{  
public : f[OJ qk  
template < typename Actor > gp{Z]{io  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G1,u{d-_  
  { d5W =?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tkh?F5l  
} kRiZ6mn  
} do_; DxP65wU  
[s-!t E3-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p,)pz_M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V4gvKWc  
最后来说说怎么处理break和continue 'EU|w,GL}  
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。 $fW8S8  
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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