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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $gN1&K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E{*~>#+  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, MeqW/!72$L  
zM^ux!T=  
4w:_4qyb  
UJ_E&7,L  
  class filler &LO<!WKQ  
  { \ qc 8;"@  
public : y8Bi5Ae,+1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,o}!pQ  
} ; `7P4O   
z6 v RTY  
x)wIGo  
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: =~% B}T  
[EDw0e  
Y%b 5{1  
`Njv#K} U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~l%Dcp  
!6ZkLE[XJ<  
N0h"EV[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xNTO59Y-s  
g83!il\  
 yf!  
O^I~d{M 5I  
二. 战前分析 /_?E0 r  
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。 Rx*T7*xg{  
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 C:g2E[#  
XB-pOtVm  
qn#\ro1H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2>#Pt^R:C  
  /* --------------------------------------------- */ e =Vu;  
vector < int *> vp( 10 ); Re('7m h~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `,4"[6S  
/* --------------------------------------------- */ N\Bygjw|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iLn)Z0<\o  
/* --------------------------------------------- */ SC`.VCfc.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2"C'Au  
  /* --------------------------------------------- */ Xvm.Un< N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WS@b3zzN  
/* --------------------------------------------- */ d:O>--$_tw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'i_od|19~h  
u#?K/sU  
ts3%cRN r  
Y4}!9x  
看了之后,我们可以思考一些问题: [a\:K2*'  
1._1, _2是什么? 9j:t}HV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;Aiuy{<  
2._1 = 1是在做什么? &}VGC=F;d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q2PY( #  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 oJR0sbikP  
fQlR;4QX]  
Ot(U_rJCi  
三. 动工 3'O+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d l@  
~qLbyzHaB  
?UoA'~=  
LC K   
template < typename T > zF.rsNY  
class assignment V#^~JJW^  
  { tQbDP!,A*=  
T value; B cd6 ~  
public : :S0r)CNP  
assignment( const T & v) : value(v) {} z)=D&\HX  
template < typename T2 > U2=5Nt5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tfvX0J  
} ; V"*|`z)  
RO=[Rr!   
FJKt5}`8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1j# ~:=I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )?joF)  
@a)@1:=Rm  
"X g@X5BG  
_+N*4  
  class holder 2[LT!TT  
  { Z$kff-Y4  
public : U_m<W$"HF  
template < typename T > ooref orr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u^|XQWR$:  
  { q-eC=!#}  
  return assignment < T > (t); I1BVqIt1i  
} \/la`D  
} ; \eH~1@\S  
:"g^y6i  
a[]=*(AZI  
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: VmHok  
O9oYuC:q  
  static holder _1; ZK1d3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EA|*|o4)  
}L>}_NV\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @X?DHLM  
而不用手动写一个函数对象。 OGh9^,v  
eZIqyw  
y!u)q3J0&  
"yXKu)_  
四. 问题分析 lPSyFb"  
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+rrb>-OU  
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。 =21$U[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |Nd!+zE$Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G)]'>m<y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K>l$Y#x}k  
F?\XhoJ3G  
五. 问题1:一致性 4Pe%*WTX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x5YW6R.<t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0z #'=XWk  
' 7+x,TszI  
struct holder Q&@Ls?pu  
  { C=IT`iom1C  
  // ^90';ACFy  
  template < typename T > a\ fG)Fqp  
T &   operator ()( const T & r) const m~'!  
  { H<#M)8  
  return (T & )r; zflfV!vAg  
} SE.r 'J0  
} ; nICc}U?k  
=e](eA;  
这样的话assignment也必须相应改动: ayfR{RYi  
6=U81  
template < typename Left, typename Right > i'OFun+-,  
class assignment  <K;  
  { gI "ZhYI  
Left l; c.dk4v%Y5  
Right r; #%O|P&rA  
public : AD K)p?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M<^]Ywq*p  
template < typename T2 > %c"PMTq(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -} Zck1  
} ; 6!zBLIYFI  
7'Z-VO  
同时,holder的operator=也需要改动: "5 ;fuM1  
L#O1 >  
template < typename T > vz5x{W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v e($l"T  
  { :B{Wf 2<z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gu+9R>  
} Ha~F&H|"O  
K&ZN!VN/p  
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。 _PT5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fwQVxJe  
ypU-/}Cf,  
return l(rhs) = r; -V g(aD  
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。 (xpt_]Q!H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  _U.|$pU  
ezimQ  
template < typename Tp > PAng(tubl  
class constant_t {uUV(FzF6  
  { aeZ$Wu>]W  
  const Tp t; S[ch/  
public : 1lo. X_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u7&q(Z&&O  
template < typename T > 'Qdea$o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z(j"\d!y  
  { 7 Tb[sc'  
  return t; ]K?;XA3dZ  
} e!W U  
} ; +3uPHpMB-  
i<0_sxfUD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q":,oZ2  
下面就可以修改holder的operator=了 ai%*s&0/Y  
= 6Fpixq>  
template < typename T > 6ChFsteGFr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "I3 #/~q  
  { }7non  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YMN=1Zuj?  
} s$%t2UaV  
pfBe24q  
同时也要修改assignment的operator() {Qi J-[q  
N0DzFXp  
template < typename T2 > lArKfs/   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Um}f7^fp^l  
现在代码看起来就很一致了。 i0:1+^3^U  
.k:heN2-x  
六. 问题2:链式操作 }u9#S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +GJPj(S  
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。 rD+mI/_J`  
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。 V&*|%,q   
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。 6r|=^3{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ul_ 5"3ze  
lD^c_b  
template < typename T > 0G31Kou  
struct result_1 &szYa-K*  
  { V408u y-M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [ *Dj7z t:  
} ; #f [}a  
t"zi'9$t  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4O{G^;  
AsD$M*It  
template < typename T > yR? ./M!  
struct   ref 6Df*wi!jI  
  { SJ91(K  
typedef T & reference; Z-Qp9G'   
} ; h9)fXW  
template < typename T > B= {_}f  
struct   ref < T &> 3NtUB;!  
  { Gv &G2^  
typedef T & reference; ^obuMQ;  
} ; l,7& z  
Nv7-6C6<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8x U*j  
zHb [.ry~  
template < typename T > P>C'? 'Q7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y|}~"^+T  
  { YpDJ(61+  
  return l(t) = r(t); v 49o$s4J  
} eo0-aHs  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [j+:2@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I_ mus<sE  
v.Ba  
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 LpU}.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wQ/* f9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TVD~Ix  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m}uOBR+  
最后的布局是: {h?pvH_>  
                Add z%YNZ ^d  
              /   \  l(?B0  
            Divide   5 :Z//  
            /   \ R+M=)Z  
          _1     3 .>B'oD  
似乎一切都解决了?不。 N `|A  
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。 qNQ54#  
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。 `I5^zi8  
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: Tn}`VW~  
)hZ7`"f,ZN  
template < typename Right > 7Jf~Bn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <k:I2LF_  
Right & rt) const Y@+Rb  
  { N)X Tmh2v|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?G,4N<]Nu  
} _uQ]I^'D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +`HMl;0m  
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。 :jiuu@<  
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。 p R'J4~  
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。 N(&{~*YE  
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。 :,l7e  
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? U**8^:*y#:  
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: =0)|psCsM  
?"x4u#x  
template < class Action > d&#_t@%  
class picker : public Action D\Ak-$kJ^  
  { ipv5JD[  
public : f7=MgFi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G^c,i5}w  
  // all the operator overloaded 3V k8'  
} ; 0JlNUO5Nt  
L`+[mX&2B  
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。 1sqE/-v1_^  
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: fkxkf^g)  
cJo%j -AM  
template < typename Right > ppAbG,7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6 4_}"fU  
  { jx}&%p X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t1']q"  
} C]ss'  
@>8(f#S%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,!:c6F+  
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。 Tv``\<   
sVFO&|L  
template < typename T >   struct picker_maker %SmOP sz  
  { .(@=L1C<}J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,->ihxf  
} ; =6sP`:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CD`a-]6qA  
  { j 3<Ci {3  
typedef picker < T > result; Q0J1"*P0  
} ; J n.7W5v  
B"43o7C  
下面总的结构就有了: Ic/hVKYG5  
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。 \Id8X`,eD  
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。 zIc6L3w$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i2qN 0?n  
至此链式操作完美实现。 B7\4^6Tx  
L=<xTbY  
k \OZ'dS  
七. 问题3 yhH2b:nY(9  
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。 yX&# rI  
7F"ljkN1S  
template < typename T1, typename T2 > +Y?Tri  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )q$[uS_1[  
  { >{^_]phlb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z!v,;MW  
} A[P7hMn  
HYl+xH'.j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 2f(`HSC'  
Zr}>>aIJ]k  
template < typename T1, typename T2 > A+/Lt>+AS  
struct result_2 qZ<n\Mt  
  { >\JP X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SlsNtaNt  
} ; ,88B@a  
ih kZs3}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h#zm+([B*  
这个差事就留给了holder自己。 KE\>T:  
    tN{0C/B9  
Gr({30"8  
template < int Order > sD3Ts;k  
class holder; v=^^Mr"Z^  
template <> 9^Xndo]y  
class holder < 1 > 6Emn@Mn=  
  { n[/D>Pi  
public : C5=^cH8  
template < typename T > 6UIS4 _   
  struct result_1 Qz`evvH  
  { XzAXcxC6G  
  typedef T & result; lR?1,yLp  
} ;  WDNj 7  
template < typename T1, typename T2 > .UxkTads  
  struct result_2 }ll&EB  
  { ,5 ,r .  
  typedef T1 & result; []OS p&  
} ; bP:u`!p -i  
template < typename T > hbXmIst  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NiG&Lw*8  
  { ",YNphjAn  
  return (T & )r; 2Jo|P A` 9  
} hQ3@CfW  
template < typename T1, typename T2 > _WV13pnRu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V^(W)\  
  { Jn(|.eT|  
  return (T1 & )r1; r0z8?  
} , -])[u  
} ; L `2{H%J`  
aV f sF|,  
template <> *h?*RUQ  
class holder < 2 > T&dc)t`o  
  { !rx5i  
public : Z'AjeZyyE  
template < typename T > wKW.sZ!S1  
  struct result_1 B"7~[,he  
  { >U:-U"rA?  
  typedef T & result; TbqtT_{  
} ; Kd}%%L  
template < typename T1, typename T2 > @$b7 eu  
  struct result_2 +C$wkx]  
  { * se),CP!s  
  typedef T2 & result; +SFo2Wdr43  
} ; k%RQf0`T  
template < typename T > pfk)_;>,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (i)O@Jve  
  { 6%VRQ#g!  
  return (T & )r; `yXHb  
} ZYl*-i&~?  
template < typename T1, typename T2 > B3u:D"t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xp^71A?>  
  { gA+@p'XnR  
  return (T2 & )r2; c5Hm94, p  
} xqVIw!J?/}  
} ; c}7Rt|`c  
h*NBSvn  
xqKj&RuLu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ! "^//2N+,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jivGkIj!8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i;<H^\%  
|A u+^#:;  
return l(i, j) = r(i, j); r^"pLzAx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ue6&)7:~  
!_1RQ5]^  
  return ( int & )i; ]\%u9,b%!  
  return ( int & )j; [M.!7+$o  
最后执行i = j;  cCy*?P@  
可见,参数被正确的选择了。 dBp)6ok#c  
#F >R5 D  
>]8H@. \  
]OA8H[U-eA  
,dk!hm u  
八. 中期总结 bu r0?q  
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: |NWo.j>4-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .37Jrh0Iv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w`K=J!5y2g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h-:te9p6>4  
$> PV6  
f>_' ]eM%  
5@@ilvwzz  
xrl!$xE GX  
O9[Dae{i  
九. 简化 }EWPLJA  
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。 kC-OZVoO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =ET|h}I  
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: 3At%TA:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b$1W>  
  +-*/&|^等 >FM2T<.;  
2. 返回引用。 7^Q4?(A  
  =,各种复合赋值等 EAXbbcV  
3. 返回固定类型。 s:\FlQ0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) loFApBD=$^  
4. 原样返回。 dBMr%6tz  
  operator, z#elwL6  
5. 返回解引用的类型。 jpek=4E  
  operator*(单目) ^8eu+E.{  
6. 返回地址。 hUGP3ExC*  
  operator&(单目) e2l!L*[g  
7. 下表访问返回类型。 -9z!fCu3  
  operator[] ?B~S4:9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bs=x>F  
  operator<<和operator>> i@p0Jnh|  
(^).$g5Hg  
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。 $@(+" $  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ii :E>O(0B  
@is!VzE  
template < typename Left > .8EaFEd  
struct value_return I8:A]  
  { {gwJ>]z"e  
template < typename T > Y(3X5v?[  
  struct result_1 8\/$cP"<^  
  { s/0S]P]}f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hY S}PE  
} ; S)$iHBx{  
yTb#V"eR  
template < typename T1, typename T2 > YZyV   
  struct result_2 \DC0`  
  { QpZ CU]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VHihC]ks,  
} ; qzt.k^'-^  
} ; 7lH3)9G;  
kI|7o>}<   
|qFCzK9tD/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sOUQd-!"  
Yg kd1uI.  
下面我们来剥离functor中的operator() k zuI<DW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3BzC'nplm  
?6T\uzL +%  
return l(t) op r(t) MGU%"7i'}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]5Mq^@mD'  
return op l(t) 0c6Ea>S[  
return op l(t1, t2) O~ ]3.b  
return l(t) op e"O c  
return l(t1, t2) op o/~Rf1  
return l(t)[r(t)] ]oIP;J:&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QxI^Bx  
#<*=)[  
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: wX Kg^%t\  
单目: return f(l(t), r(t)); ZD;1{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3F ]30  
双目: return f(l(t)); ; xx u,  
return f(l(t1, t2)); b[s=FH]#N  
下面就是f的实现,以operator/为例 SW WeN#Q  
+Cg[!6[#  
struct meta_divide o@47WD'm  
  { h51)kN:  
template < typename T1, typename T2 > thK4@C|X4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,|G~PC8  
  { wMvAm%}+  
  return t1 / t2; RoYwZX~  
} -4!S?rHwd+  
} ; wrm ReT?  
6xiCTs0@  
这个工作可以让宏来做: G3${\'<  
[Ufx=BPx3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n7VQi+i'  
template < typename T1, typename T2 > \ B2T=O%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bvF-F$n%F  
以后可以直接用 H7CWAQPfj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SL 5QhP  
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 d*R('0z{  
(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。。。)  1 .Nfl@]  
^{g('BQx  
pKkBA r,  
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 [ XBVES8  
Pq3m(+gf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HyC826~-rI  
class unary_op : public Rettype RfQ*`^D  
  { FwwOp"[~t  
    Left l; t7 +U!  
public : dM)x|b3z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XOT|:  
\\Te\l|L  
template < typename T > LO@o`JF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CfEACH4_  
      { 9a$ 7$4m  
      return FuncType::execute(l(t)); 'cPE7uNT  
    } W *~[KdgC  
bY}:!aR<mK  
    template < typename T1, typename T2 > M,dp;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X}ft7;Jpy  
      { s(pNg?R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &f-x+y  
    } X86r`}  
} ; cCv@f ks  
F*p@hl  
|-`-zo4z  
同样还可以申明一个binary_op #n.XOet<\  
M a^}7D /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cv"Bhql  
class binary_op : public Rettype  Y3g<%6  
  { 6kHuKxY,  
    Left l; NX8. \Pf#  
Right r; K$c?:?wmo  
public : P~h 0Ul  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {r?+PQQ#  
4P?R "Lk  
template < typename T > 7Cx-yv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jIjW +D`  
      { S z-TarTF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oT i$@q  
    } +6s6QeNS8  
F7\nG}#s  
    template < typename T1, typename T2 > #D^( dz*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]SUW"5L-  
      { (l}nwyh5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tN0?  
    } B pp(5  
} ; KqvM5$3  
KJW^pAj$B  
8gJg7RxL  
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 UcWf O!}D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +,UuJ6[n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +HEL^  
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。 H]( TSt<Q"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %<\tN^rP  
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/3@A3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @5{h+^  
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) p~z\&&0U0  
下面是修改过的unary_op 3w8v.J8q  
: 2A\X' @  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +T HBPEq  
class unary_op KSO%89R'  
  { Kza5_ 7p`L  
Left l; U]"6KS   
  bdj')%@n  
public : v,c;dlg_  
}@vf=jm>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bq z*90  
1 Ay.^f  
template < typename T > !BR@"%hx  
  struct result_1 M-A{{q   
  { })C}'!+]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QLb!e"C  
} ; .2SD)<}(9  
vlPViHF.  
template < typename T1, typename T2 > v K!vA-7  
  struct result_2 Oe&gTXo  
  { a.up&g_$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !wIrI/P7#  
} ; z`!f'I--!  
07>Iq8<mu  
template < typename T1, typename T2 > in2m/q?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ye`-U?7.  
  { y)T|1)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G],W{<Pe  
} Iy@6cd,)S  
),Igu  
template < typename T > FLQ>,=O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v|:TYpku3  
  { p*~b5'+ C+  
  return OpClass::execute(lt(t)); afye$$X  
} GE}>{x=^x  
_aw49ag;  
} ; -qpe;=g&f  
?, cI!c`  
P.kf|,8 L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *u!l"0'\  
好啦,现在才真正完美了。 xvW# ~T]  
现在在picker里面就可以这么添加了: #./8inbG  
kI,O9z7A7  
template < typename Right > W@61rT} c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _nec6=S6(  
  { h`:B8+k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TJs~}&L  
} dwVo"_Yr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NQ,2pM<*-  
'Xg9MS&  
k];fQ7}m<0  
Yw,LEXLY  
)gNVJ  
十. bind VX e7b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eI+p  
先来分析一下一段例子 [W=6NAd  
B2,JfKk/  
p0C|ECH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1p(9hVA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X,`e1nsR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =p&uQ6.i+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g>-u9%aa  
我们来写个简单的。 TTz_w-68  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nh>lDfJV<  
对于函数对象类的版本: xN44>3#  
8C<%Y7)/  
template < typename Func > :tX,`G  
struct functor_trait C^ Oy.s  
  { hvF>Tu]^r  
typedef typename Func::result_type result_type; z=K hbh  
} ; H`NT`BE  
对于无参数函数的版本: Mgg m~|9)  
Ky)*6QOw  
template < typename Ret > MO_;8v~0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }M~[8f ]  
  { |\SwZTr  
typedef Ret result_type; Hs(U|BXU  
} ; )%~<EJ*&Z  
对于单参数函数的版本:  +D|E8sz8  
U$j?2|v-x  
template < typename Ret, typename V1 > |:5[`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "ac$S9@~  
  { '<&rMn  
typedef Ret result_type; /xkF9   
} ; pFwhv w  
对于双参数函数的版本: 8o!LgT5  
l6< bV#_qe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [,ZHn$\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wh1'?#  
  { iU?xw@W R  
typedef Ret result_type; <{1=4PA  
} ; wU/BRz8I  
等等。。。 ]BY<D`$$P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j~k+d$a  
YY 8vhnw  
template < typename Func > nBGcf(BE.$  
struct func_return `*--vSi  
  { {[[/*1r|  
template < typename T > nx@ h  
  struct result_1 ;BYv&(#u1q  
  { &HJ'//bv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +X!QH/ 8  
} ; mI-9=6T_  
v?`DP  
template < typename T1, typename T2 > ]rc =oP;  
  struct result_2 |TCg`ZS`cZ  
  { Q i\"b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e6uVUzP4  
} ; z;6,,  
} ; 6:qh%ZR  
:x36Z4:  
`E-cf7%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &KVXU0F^z  
s)j3+@:#  
template < typename Func, typename aPicker > +<w\K*  
class binder_1 D~7L~Q]xI  
  { ::2(pgH  
Func fn; SX@zDuM  
aPicker pk; F]6$4o[  
public : )9z3T>QW  
%S]g8O[}nl  
template < typename T > w~}.c:B  
  struct result_1 c<]~q1  
  { IHvrx:7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kld#C51X f  
} ; {x<yDDIv_  
L5A?9zum/!  
template < typename T1, typename T2 > *{s 3.=P.  
  struct result_2 T9&bY>f?  
  { R>dd#`r"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &~#y-o"  
} ; i'`[dwfS  
EN{o3@ O'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _Sn45h@"  
HAc1w]{(  
template < typename T > iuS*Vw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c@/K}  
  { }<qT[m  
  return fn(pk(t)); s|d"2w6t  
} 9jW"83*5  
template < typename T1, typename T2 > G'f5MP 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const raCgctYVq  
  { )k6kK}  
  return fn(pk(t1, t2)); c!dc`R  
} xDEjeM G  
} ; }-H)jN^  
vz3#.a~2  
i16kPU  
一目了然不是么? Q$8&V}jVW  
最后实现bind $ uqB.f$  
i:\|G^h  
<Xl/U^B  
template < typename Func, typename aPicker > R(on[g_1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !"<~n-$B  
  { xj;V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,WtJ&S7?  
} ^wxpinJ>  
<P.'r,"[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rceX|i>9n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J/B`c(  
jj6yf.r6c  
十一. phoenix 7mtX/w9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OU'm0Jlk  
AH?4F"  
for_each(v.begin(), v.end(), x4-_K%  
( {3!E8~  
do_ VMH^jCFp  
[ RZP7h>y6@  
  cout << _1 <<   " , " JsHD3  
] ?}"39n  
.while_( -- _1), r$W%d[pB  
cout << var( " \n " ) qylI/,y{  
) ^MO})C  
); bW^C30m  
n}/4em?  
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: CN:z *g  
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 pD;fFLvN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :B:6ezDF6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]i\;#pj}  
bX>R9i$  
?OS0.  
template < typename Cond, typename Actor > ^.PCQ~Ql  
class do_while S?#6{rx  
  { 0+F--E4  
Cond cd; Q2[; H!"  
Actor act; ?!y<%&U  
public : 0ZJj5<U  
template < typename T > ><I{R|bC  
  struct result_1 f$ 7C 5  
  { )3k?{1:  
  typedef int result_type; #mkf2Z=t-  
} ; nF$HWp&gt  
FG^lh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'qJ0338d#U  
Ub/ZzAwq  
template < typename T > )]kxLf#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3OFI> x,h  
  { .y<u+)  
  do zd/kr  
    { tAsap}(  
  act(t); k-^le|n9  
  } M.+h3<%^  
  while (cd(t)); m`}mbm^  
  return   0 ; iBI->xU[U  
} -Aojk8tc  
} ; #nw+U+qL  
"c\WZB`|  
.N( X. C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d0-4KN2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '6; {DX  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o (4gh1b%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 05g %5vHF  
下面就是产生这个functor的类: U.X` z3q  
5z =}o/?  
ka6E s~  
template < typename Actor > YgdQC(ib  
class do_while_actor VXW*LEk  
  { hz*T"HJ]t  
Actor act; Q-rG~O9-  
public : Bal e_s^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (T%?@'\  
ZZ  Hjv  
template < typename Cond > 7F2 RH 8)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `S0`3q}L3%  
} ; yjsj+K pL  
?|98Y"w  
+Gg|BTTL/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4wkv#vi7!-  
最后,是那个do_ 5:jme$BI  
m#8(l{3|  
]A5Y/dd  
class do_while_invoker v bn=ywz  
  { n}_}#(a  
public : : NA(nA 3  
template < typename Actor > ZE-vroh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lg8@^Pm$r;  
  { ox%j_P9@:  
  return do_while_actor < Actor > (act); &a=78Z  
} pS |K[:5  
} do_; [^s;Ggi9  
DH%PkGn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1Acs0` 3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l _%<U  
最后来说说怎么处理break和continue ^3BPOK[*gB  
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。 3qn_9f]  
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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