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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N"T~U\R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ez86+  
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, IVkKmO(qO  
eJ%~6c`@!  
r em&F'x0V  
*u7C){)gr[  
  class filler p0$K.f| ^  
  { B {/Pv0y   
public : z8>KY/c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jL%-G  
} ; #JO#PV%  
cPI #XPM=  
}.2pR*W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: VrO$SmH  
xv 7^  
YIfPE{,  
CHWyy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G+b$WQn2t  
@'R4zJ&+S  
Y: KB"H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \E?1bc{\f  
< 5[wP)K@  
* 2T&pX  
C+ r--"Z  
二. 战前分析 F.PD5%/$q  
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。 .XURI#b  
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 <pYGcVB9V  
U`:#+8h-}  
i3;Z:,A4NN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z=>]E 1'RL  
  /* --------------------------------------------- */ A~nq4@uj  
vector < int *> vp( 10 ); _\sm$ `q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qg:1  
/* --------------------------------------------- */ N_q7ip%z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pR 1v^m|  
/* --------------------------------------------- */ Wz:MPdz3(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :XBeGNI*#  
  /* --------------------------------------------- */ -hp,O?PM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8,dCx}X  
/* --------------------------------------------- */ 0NpxqeIDY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )/bt/,M&}  
S][: b  
: [aUpX=  
A+Y>1-=JO  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lkk'y})/  
1._1, _2是什么? yn!LJT[~2  
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。 c !P9`l~MQ  
2._1 = 1是在做什么? 3Eiy/  
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。 ?)4|WN|c_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "Oh-`C  
$CL=M  
wOHK dQ'  
三. 动工 wc~a}0uz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I.y|AQB  
e#kPf 'gL  
E;VW6[M  
]4uIb+(S  
template < typename T > rI; e!EW  
class assignment \)y5~te*  
  { 09|d<  
T value; dW8'$!@!!  
public : .__X[Mzth3  
assignment( const T & v) : value(v) {} b*dRNu  
template < typename T2 > 1ZhJ?PI,9{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :$/lGIz  
} ; ;13lu1  
(.%:Q0i1  
7ou2SL}k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |`qur5h`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kc~Z1  
!p&M,6  
GsqrKrbJ  
ttZ!P:H2  
  class holder W.zA1S  
  { ,D ;`t  
public : ,589/xTA@  
template < typename T > z56W5g2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =,gss&J!!  
  { _Mq@58q'  
  return assignment < T > (t); .HZYSY:X  
} x*BfRj  
} ; 1K^/@^  
^x 4,}'(  
,W{Qv<oo  
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: vhWj_\m  
I+`~6  
  static holder _1; Cd|V<BB9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v{?9PRf\s  
z?j~ 2K<4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <Er|s^C  
而不用手动写一个函数对象。 fB  
(zJ TBI'  
!R{L`T0  
']Y:f)i#  
四. 问题分析 T`a [~:  
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。 /MQd[03]  
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。 eg?vYW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jn)~@~c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m]7yc>uDy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CzNSJVE5  
PcUi+[s;x  
五. 问题1:一致性 Fo?2nQ<  
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?| [uAfE3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a}jaxGy  
tJHzhH)  
struct holder `jP\*k`~]  
  { .~W7{SY[  
  // "p2PZ)|  
  template < typename T > q3scz  
T &   operator ()( const T & r) const pN*>A^  
  { AU-/-h=Mr  
  return (T & )r; 4^AE;= Q  
} "=yaeEp  
} ; v,+2CVdW  
,p$1n;  
这样的话assignment也必须相应改动: >K50 h  
[(#ncR8B  
template < typename Left, typename Right > IWm|6@y  
class assignment aeH 9:GQ6  
  { tQ?? nI2  
Left l; oB_{xu$6|  
Right r; Q6.},o  
public :  U]e;=T:3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l6l)M  
template < typename T2 > *<Qn)Az  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =H!u4  
} ; LAMTf"a  
g&BF#)7C  
同时,holder的operator=也需要改动: Fm [,u  
=UTv  
template < typename T > *(o~pxFTR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \:-; {  
  { _5.7HEw>/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p@r~L(>+3  
} 8@b@y|#]X  
(q:L_zFj>"  
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。 mI"|^!L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @BW~A@8  
42# rhgW  
return l(rhs) = r; !30Dice  
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。 5p=T*Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z4{|?0=C  
Eer rIV  
template < typename Tp > D}\% Q #  
class constant_t 5 ^f>L2  
  { #{ `(;83  
  const Tp t; Nv #vfh9}P  
public : #G9S[J=xe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]'T-6  
template < typename T > e7vPi QCc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GW` 9SB  
  { p1G!-\l  
  return t; Mg^GN -l  
} Q !S"=2  
} ; )ALf!E%{  
--  _,;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZHw)N&Qn  
下面就可以修改holder的operator=了 _Y}(v( (;  
e[R364K  
template < typename T > #XC\= pZX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ">CjnF2>R  
  { q| gG{9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [gH vI  
} WI}P(!h\J  
F S1<f:  
同时也要修改assignment的operator() \7gLk:  
9Z rWG  
template < typename T2 > ;t"#7\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } in#g  
现在代码看起来就很一致了。 v0= ^Hy m  
*PZNZ{|m  
六. 问题2:链式操作 ^U:pv0Qz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _~5{l_v|I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1(rH5z'F  
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。 oh#6>|  
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。 gZ/M0px  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /lAt&0  
r+ v*(Tu  
template < typename T > .xCO_7Rd  
struct result_1 ] hL 1qS  
  { "'II~/9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \f@PEiARG7  
} ; -i?!em'J  
SaQ_%-&#p  
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: vPSH  
0'z$"(6D  
template < typename T > !*+~R2&b  
struct   ref .w[]Q;K_[)  
  { ,Iwri\  
typedef T & reference; Tv~<W4  
} ; A[=)Zw "  
template < typename T > S37Bl5W  
struct   ref < T &> 5XA6IL|/l  
  { )}n`MRDB  
typedef T & reference; J%3S3C2*m  
} ; tC-(GDGy5  
_YO` x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @ZD1HA,h"  
*vUKh^="  
template < typename T > e l7P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m{gt(n  
  { :4&qASn  
  return l(t) = r(t); @x"vGYKd  
} LnrR#fF]Z  
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。 xr)kHJ:v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hp Lo  
3V LwMF?  
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 I)Lg=n$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9[6xo!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?&"cI5-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \W}?4kz  
最后的布局是: !=|3^A  
                Add 8$xg\l0?KK  
              /   \ Hz%#&E  
            Divide   5 6-QTqb?U;N  
            /   \ b!<?,S  
          _1     3 >Y)jt*vQ  
似乎一切都解决了?不。 X:@nROL^7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'S E%9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1ciP+->$  
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: 4+'yJ9~,B  
{u3^#kF  
template < typename Right > :}e*3={4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h^?[:XBeav  
Right & rt) const u{tjB/K&  
  { @&mv4zz&W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) dwPD  
} YDC[s ^d5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y%`^* E&  
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。 {C|#<}1  
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。 lNls8@  
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。 L ?4c8!Q  
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。 _"##p  
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? gWv/3hWWB  
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: !T6oD]x3  
jYO@ %bQ  
template < class Action > o @~XX@5l  
class picker : public Action I zM=?,`  
  { F+*: >@3  
public : n]6xrsE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -Ufd+(   
  // all the operator overloaded t 0nGZ%`  
} ; L8/o9N1  
j}#48{  
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。 - :*PXu  
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: r >u0Y  
P_,f  
template < typename Right > ATk>:^n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `c(,_o a{  
  { .e"De-u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o/2\8   
} `f8{ ^Rau  
v3Te+oLg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hx62x X  
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。 % 7/XZQ  
-`&4>\o2Lx  
template < typename T >   struct picker_maker ZQsE07  
  { %Kd8ZNv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S-Ryt>G  
} ; ^['%wA%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ov*zQP  
  { Ga+\b>C  
typedef picker < T > result; K3!|k(jt  
} ; M)V z9,  
>.\G/'\?  
下面总的结构就有了: >p}d:t/  
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。 H.v`JNs (  
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。 < 5;0LPU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qs\ & C  
至此链式操作完美实现。 #:DDx5%x<b  
.G?7t6A  
K:465r:  
七. 问题3 m/cbRuPWgP  
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。 UI_|VU>J  
%pt ul_(s'  
template < typename T1, typename T2 > Y%anR|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `m`jX|`  
  { *x)WF;(]g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M5: f^  
} WK:~2m&y  
3@XCP-`  
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: =}Bq"m  
7.hVbjy'-  
template < typename T1, typename T2 > L7wl3zG  
struct result_2 #HJF==  
  { ~; Ss)d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aVO5zR./)  
} ; ]J~37 35]  
s~IOc%3  
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? OzX\ s=  
这个差事就留给了holder自己。 `P)1RTVx  
    w`c9_V  
va95/(  
template < int Order > %R7Q`!@8  
class holder; V7[Dvg:W  
template <> />FrMz8;(  
class holder < 1 > V`pTl3  
  { *<Fz1~%*  
public : |&n dQ(!l  
template < typename T > WS(@KN  
  struct result_1 U\VwJ2 {i  
  { ie.cTTOI  
  typedef T & result; gK)B3dH*&  
} ;  vA`[#(C  
template < typename T1, typename T2 > 5tq$SF42X  
  struct result_2 }sJ% InL  
  { 0 SKt8pL`  
  typedef T1 & result; ;t?pyFT2Z  
} ; Ur&: Rr  
template < typename T > 8QC:ro  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w5|@vB/pj  
  { '2[ _U&e  
  return (T & )r; ^"buF\3L  
} ?U-p jjM  
template < typename T1, typename T2 > '[-H].-!   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m(OBk;S~   
  { k}T~N.0  
  return (T1 & )r1; jHz]  
} gP1$#KgU  
} ; s vo^#V~h'  
;prp6(c  
template <> -IX;r1UD  
class holder < 2 > MeplM$9  
  { {{EQM +  
public : q6_1`Ew  
template < typename T > #UWQ (+F  
  struct result_1 Q^39Wk@  
  { IwH ,g^0\  
  typedef T & result; Jb tbW &EH  
} ; f4tia .  
template < typename T1, typename T2 > n<hwstk  
  struct result_2 m9e$ZZG$  
  { #='#`5_5  
  typedef T2 & result; pu>LC6m3a  
} ; ~Q%QA._R?  
template < typename T > R*&3i$S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;F0A\5I  
  { .FMF0r>l  
  return (T & )r; D1g1"^~g  
} / TJTu_#  
template < typename T1, typename T2 > \'p7,F{:>5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;N1FP*  
  { k2+Z7#2n  
  return (T2 & )r2; }<Me%`x"  
} ?1412Tq5  
} ; +M.|D,wg2  
rW6w1  
5N|77AAxK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]B7t9l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F H%yyT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V&}Z# 9Dx  
f Fz8m  
return l(i, j) = r(i, j); jcG4h/A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XqwdJND  
n&V(c&C  
  return ( int & )i; dF?pEet?2  
  return ( int & )j; 4@W.{|2~  
最后执行i = j; K 6G n  
可见,参数被正确的选择了。 _|Dt6  
!EW]: u  
oNh .Zgg  
R1m18GHQ  
.-34 g5  
八. 中期总结 d[Fsp7U}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'V>+G>U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0WPxzmY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4OIN@n*4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8'quQCx*=  
7SM/bJ-M#  
6/n;u{|  
D0]9 -h  
E nUo B<  
p_nrua?  
九. 简化 #]'V#[;~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [a Z)*L ;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "l@~WE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0y1t%C075  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s`TBz8QO$  
  +-*/&|^等 hg&AQk  
2. 返回引用。 Fca?'^X  
  =,各种复合赋值等 h7w<.zwu t  
3. 返回固定类型。 U!`'Qw;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) * K7L5.  
4. 原样返回。 (l^lS=x  
  operator, :Oj+Tc9A  
5. 返回解引用的类型。 l00D|W_ 9  
  operator*(单目) lGz0K5P{  
6. 返回地址。 XDWERv Ij  
  operator&(单目) $R5-JvJJH  
7. 下表访问返回类型。 ~iSW^mi  
  operator[] axl?t|~I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +Q9HsfX/  
  operator<<和operator>> Nl8Cctrf  
4NzHzn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t.TQ@c+,J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oe<Y,%u"6  
;|%r!!#-t  
template < typename Left > I"!{HnSG`  
struct value_return :({<"H)!'  
  { 4CCux4)N  
template < typename T > 0k>&MkM\^  
  struct result_1 6]3 ZUH;  
  { -,tYfQ;:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]aR4U`  
} ; 1W8W/Y=hT  
O^:h_L  
template < typename T1, typename T2 > 2=|IOkY  
  struct result_2 GwV FD%  
  { @W,Y_8:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GwycSb1  
} ; M}<=~/k`j  
} ; +u2Co_FJ&  
;n@C(hG  
h.^DRR^S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mc=*wr$  
nX S%>1o,  
下面我们来剥离functor中的operator() 525 >=h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pSP_cYa#(#  
KWUz]>Z  
return l(t) op r(t) 0_EF7`T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f#t^<`7  
return op l(t) a8 1%M  
return op l(t1, t2) rifxr4c[X>  
return l(t) op `lhLIQ'j  
return l(t1, t2) op <j#EyGAV  
return l(t)[r(t)] -T8 gV1*(<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v3"xJN_,[p  
$Da^z[8e  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?X1#b2s  
单目: return f(l(t), r(t)); iQF}x&a<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x(`$D  
双目: return f(l(t)); rZv+K/6*M  
return f(l(t1, t2)); yDC97#%3u  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,Ai i>D]  
;cr6Xop#?  
struct meta_divide c v 9 6F  
  { >N J$ac  
template < typename T1, typename T2 > |DD?3#G01  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >C[1@-]G%7  
  { gT OMD  
  return t1 / t2; lo:~~l  
} \gkajY-?  
} ; dWy1=UQfP  
Z]f2&  
这个工作可以让宏来做: x,dv ~QU  
q@9 i3*q;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D3{lyi|8  
template < typename T1, typename T2 > \ Yn>zR I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8tMte!E  
以后可以直接用 =@ZtUjcJx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O| ]Ped9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W6T&hB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ol[gck|~  
o }A #-   
ea0tx3'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zIFL?8!H9{  
N -]PK%*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @UX@puK`/  
class unary_op : public Rettype ;vdgF  
  { sCQup^\  
    Left l; oNZ W#<K  
public : [{F7Pc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !@ {[I:5  
SZ{cno1`  
template < typename T > H>f{3S-%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )y W_O:  
      { hhAC@EGG  
      return FuncType::execute(l(t)); PEEY;x  
    } bOMP8{H,  
sjgR \`AU  
    template < typename T1, typename T2 > 0 0&$SE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R+0"B  
      { [Z\1"m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?w/nZQWi  
    } .~L4#V{c~  
} ; zI!R-Nb  
(H+[^(3d2  
v:MS0]  
同样还可以申明一个binary_op gc3 U/ jM  
OeGuq.> w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PV6 *-[  
class binary_op : public Rettype J.2]km  
  { ZHlin#"  
    Left l; \)ZX4rs{8  
Right r; t[,T}BCy.  
public : ddDJXk)!0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y=xe<#L  
g/Jj]X#r  
template < typename T > cGta4;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IQ=|Kj9h  
      { ,7jiHF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *.%)rm  
    } j :Jdwf  
E)wT+\  
    template < typename T1, typename T2 > oy bzD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( L\G!pP.  
      { 8/?uU]#Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HcVs(]tIW  
    } EJaaW&>[  
} ; +1jqCW  
AJlIA[Kt:  
k`mrRs  
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 y' |W['  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e=;@L3f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UN?T}p- oF  
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。 C%?D E@k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pq\V($gN  
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。。。 Z?v6pjZ?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iH}rI'U.  
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) Po!JgcJ#\  
下面是修改过的unary_op 'Oy5G7^R  
JvJ!\6Q@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T>Rf?%o  
class unary_op 5uJP) S?  
  { eKpxskbhZ  
Left l; _<F@(M5  
  ?Wz(f{Hm  
public : k=~pA iRDN  
>wk=`&+V@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b;`#Sea  
VE"0 VB.  
template < typename T > Y1_6\zpA  
  struct result_1 lPQ Ut!xI  
  { \]#;!6ge  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ySK Yqt z  
} ; pF*~)e  
UH,4b`b  
template < typename T1, typename T2 > +fCyR  
  struct result_2 k&_u\D"^"%  
  {  !QW 0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GlgORy=>  
} ; +JAfHQm-  
V<NsmC=g  
template < typename T1, typename T2 > b:5%}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [xs)u3b  
  { QRZTT qG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9Glfi@.  
} Ysc|kxLb  
VDu .L8  
template < typename T > nP{sCH 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=Y_;dS9  
  { q,,>:]f#  
  return OpClass::execute(lt(t)); $s(4?^GP  
} qTa]th;  
b}*@=X=4o  
} ; ))69a  
])ALAAIc-  
GE8D3V;*V  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {L-aXe{  
好啦,现在才真正完美了。 a(43]d&  
现在在picker里面就可以这么添加了: i_'R"ob{S  
`ToRkk&&>{  
template < typename Right > k1Mxsd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GgpQ]rw  
  { #b"5L2D`y'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qqt.nrQ^  
} 0jJ28.kOp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zTBi{KrZ  
wI]R+.  
k E#_Pc  
L[D/#0qp  
;$tv8%_L[  
十. bind q~' K9  
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。 Jyz$&jqyr'  
先来分析一下一段例子 ?(NT!es  
5IE+M  
uM#U!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J,0WQQnb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )<x;ra^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o|^?IQ7bpf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3VRZM@i  
我们来写个简单的。 Eagmafu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B-ri}PA  
对于函数对象类的版本: G_,t\  
E_![`9i  
template < typename Func > %L\{kUam  
struct functor_trait lgjoF_D  
  { o S:vTr+$  
typedef typename Func::result_type result_type; hA1gkEM2o  
} ; {7![3`%7  
对于无参数函数的版本: {?>bblw/d  
AR+\uD=\I-  
template < typename Ret > [>M*_1F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [,o5QH\Etq  
  { v1X&p\[d  
typedef Ret result_type; r@ T-Hi  
} ;  IB.'4B7  
对于单参数函数的版本: [;IDTo!<>  
hDD~,/yVxs  
template < typename Ret, typename V1 > y5AXL5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +%le/Pg@  
  { X~)V)'R  
typedef Ret result_type; rMXOwkE  
} ; /!{A=N  
对于双参数函数的版本: +Sdx8 Z5  
vA "`0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #EQx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k}f<'g<H  
  { msqxPC^I  
typedef Ret result_type; _L:i=.hxN  
} ; 5fj  
等等。。。 bDh:!M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]lB3qEn<  
Fyh?4!/.  
template < typename Func > T) Zt'M  
struct func_return mS w?2ba  
  { An8%7xa7  
template < typename T > =ve*g&  
  struct result_1 .^W\OJ`G  
  { (Xr_ np @  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ENYF0wW  
} ; 9#EHXgz  
Q0L@.`~  
template < typename T1, typename T2 > m>abK@5na  
  struct result_2 )ZgER[  
  { x8pbO[_|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S`W'G&bCj  
} ; a$xeiy9  
} ; iKF$J3a\2f  
I", &%0ycm  
[ n0##/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xew1LPI  
StdS$XW  
template < typename Func, typename aPicker > O7'<I|aD  
class binder_1 p29yaM  
  { wzDk{4U  
Func fn; c+Q.?vJ  
aPicker pk; t4jd KYA  
public : j5,^9'  
dK J@{d  
template < typename T > t> x-1vf%  
  struct result_1 wZo.ynXT  
  { ~<2 IIR$H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hr_9;,EPh  
} ; OD?y  
l}Q"Nb)  
template < typename T1, typename T2 > O:5Rp_?^  
  struct result_2 j]!7BHC  
  { +&7[lsD*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RVgPH<1X@e  
} ; I+Ncmg )>  
Xx3 g3P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w'oo-.k  
z_:eM7]jv  
template < typename T > J0ZxhxX35  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (xZr ]v ]U  
  { G%P>A g  
  return fn(pk(t)); 7xv4E<r2  
} ,]PyDq6  
template < typename T1, typename T2 > i}/e}s<-6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -y&v9OC2-  
  { BR& Aq  
  return fn(pk(t1, t2)); hzT{3YtY2  
} nabBU4;h  
} ; 99l>CYXd  
/~3N@J  
y*VQ]aJ  
一目了然不是么? KA5~">l  
最后实现bind JmU<y  
g.B%#bfg  
j4~7akG  
template < typename Func, typename aPicker > m,W) N9 M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <*s"e)XeqF  
  { h4hN1<ky\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a|DsHZ^6^  
} Q^z=w![z  
mR{CVU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B :.@Qi^  
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。 CQ6'b,L&   
.]W ;2G  
十一. phoenix ?S (im  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h>}ax\h  
H~A"C'P3#  
for_each(v.begin(), v.end(), K0w<[CO  
( ;{<aA 5  
do_ q,[k7&HS  
[ C`\9c ej  
  cout << _1 <<   " , " ,HFs.9#&B  
] uh]"(h(>  
.while_( -- _1), z$JX'(<Z7  
cout << var( " \n " ) +hE',i.  
) bA}AD`5  
); 3lo;^KX !  
2 \^G['9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @ Ii-NmOr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :P3{Nxa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +c^_^Z$_4o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s|Z:}W?{  
]dvPx^`d{  
,i?)  
template < typename Cond, typename Actor > #SKfE  
class do_while Og,Y)a;=  
  { 95=g Y  
Cond cd; kOw=c Gt  
Actor act; J,f/fPaf7  
public : zVSx$6eiU  
template < typename T > f}^I=pS&  
  struct result_1 \+-zRR0  
  { +'%@!  
  typedef int result_type; bS>R5*Zp  
} ; HF"Eys  
>~_J q|KBB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H&M1>JtE  
|xn#\epy@  
template < typename T > G6ayMw]OF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m#tpbFAsc  
  { >lrhHU  
  do 8z Y)J#  
    { .*BA 1sjE  
  act(t); #~L!pKM  
  } R (G2qi  
  while (cd(t)); !O|ql6^;  
  return   0 ; ebqg"tPN{  
} X0`j-*,FX  
} ; m6^ 5S  
lsk_P&M  
8p&kLo&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [F+(^- (  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *h$&0w y  
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。 -."kq.m*  
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。 #ZJMlJ:q`"  
下面就是产生这个functor的类: 6^)rv-L~5y  
5F2_xH$5  
*ZaaO^!  
template < typename Actor > GcT;e5D  
class do_while_actor SxJ$b  
  { l3.  
Actor act; iv*V#J>  
public : .}q]`<]ze  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ow$q7uf  
kY"KD22a  
template < typename Cond > F$Hx`hoy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 69-:]7.g  
} ; #)o7"PW:  
g+xw$A ou  
Ve}[XqdS^p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gxwo4.,  
最后,是那个do_ ,MQVE  
Oe51PEqn  
RT^v:paNT2  
class do_while_invoker uRE*%d>  
  { )P?IqSEA%  
public : re^Hc(8M  
template < typename Actor > >c4/ ?YV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v?%LQKO  
  { d|XmasGN  
  return do_while_actor < Actor > (act); "xe=N  
} Mo D?2J  
} do_; v!9i"@<!  
zvY+R\,in  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MuwQZ]u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ha%F"V*  
最后来说说怎么处理break和continue 2?W7I/F  
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。 5rb-U7 /  
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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