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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )-"L4TC)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c]R![sa  
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, :{uUc  
0_pwY=P  
ZDmk<}A-U  
R.`J"J0/~  
  class filler H&IP>8Dk  
  { :Qp/3(g e  
public : 3A}8?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Du4#\OK  
} ; ^Jc0c)*  
6b01xu(A[  
Y1+lk^  
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: =xet+;~ji  
Zs|sPatV<  
,VsCRp  
13kb~'+&r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z))[Lg  
XJ?z{gXJ  
+`3ZH9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -y*+G&  
(UT*T  
.T-p]9*p  
( +hI   
二. 战前分析 8N_rJ)f  
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。 cGp 6yf  
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 "a{f? .X.  
becQ5w/~  
Cjk AQ(9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;<<IXXKU  
  /* --------------------------------------------- */ S$On$]~\"  
vector < int *> vp( 10 ); 2`m_"y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @il}0  
/* --------------------------------------------- */ CWYJ<27v{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B[X6A Qj}d  
/* --------------------------------------------- */ I|;#VejX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 94@!.11  
  /* --------------------------------------------- */ yuX 0Y{:I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DP]|}8~L  
/* --------------------------------------------- */ n7uD(cL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g(H3arb&  
vJUB;hD  
[KJL%u|8/  
Z+4Oa f!  
看了之后,我们可以思考一些问题: t O>qd#I  
1._1, _2是什么? LXV6Ew5E  
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。 (Z +C  
2._1 = 1是在做什么? ,SwaDWNO  
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。 <);u]0  
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。 }TvAjLIS6  
QLG,r^  
QjU"|$  
三. 动工 }>U03aa!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "iGc'?/+  
-h`0v  
.&.CbE8K[  
our5k   
template < typename T > qJj5J;k  
class assignment 9V\`{(R  
  { 0O4mA&&!oK  
T value; EtGr& \,  
public : .r'.5RI A  
assignment( const T & v) : value(v) {} \0*LfVr;P  
template < typename T2 > rRel\8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V= PoQ9d  
} ; ^]gl#&"D  
{'kL]qLg  
pBkPn+@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '~J6 mojE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3)\qt s5  
_4Pi>  
Hefqzu  
{!h[@f4  
  class holder 3om-,gfZ  
  { .R5z>:A  
public : j(JI$  
template < typename T > Y,~]ecI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <~w#sIh  
  { Z5A<TC/:  
  return assignment < T > (t); d*HAKXd&:j  
} JH#+E04#  
} ; k<H&4Z)d9  
iwJgU b  
^)~M,rW8c  
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: %C<eR_  
UUq9UV-h  
  static holder _1; yr'`~[oSCy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kq-RM#Dj:  
Q2JjBV<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); amgex$  
而不用手动写一个函数对象。 U+ =q_ <  
rfoCYsX'  
o9>X"5CmX  
yI<'J^1C[  
四. 问题分析 I|H mbTXa  
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,T{SV  
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。 "o^zOU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [~wcHE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]3'd/v@fT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M(f'qFY=K  
ps{(UYM=b  
五. 问题1:一致性 qcF{Kex"  
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?| r_m&Jl@4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V-3]h ba,  
?M2@[w8_  
struct holder ?dYDfyFfB  
  { ^*OA%wg3=h  
  // E?uv&evPK7  
  template < typename T > CjGI}t  
T &   operator ()( const T & r) const A )cb  
  { H<"j3qt  
  return (T & )r; _guY%2% yR  
} (k~c]N)v  
} ; v*LL7b0 A  
t {}1 f  
这样的话assignment也必须相应改动: N}= - +E|  
RI=B(0 A  
template < typename Left, typename Right > /xzL!~g`6<  
class assignment RP9||PFS~~  
  { |IvX7%*]~  
Left l; F/Xhm91 ^  
Right r; &Is%I<'o  
public : vI@8DWs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} we9AB_y  
template < typename T2 > JiR|+6"7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l?;S>s*\?  
} ; 5Fl|=G+3@g  
:.,I4>b2  
同时,holder的operator=也需要改动: ghl9gFFj  
.^23qCs  
template < typename T > AdNsY/Y(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nj  
  { 4]GyuY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KVCS(oN  
} Z"jo xZ  
N.?Wev{  
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。 ~nQb;Bdh%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~08v]j q  
p=zm_+=  
return l(rhs) = r; i]v!o$7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .uP$M(?j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o&zV8DE_v  
OZ6%AUot  
template < typename Tp > z$NLFJvy_-  
class constant_t tj3p71%  
  { wHmEt ORo  
  const Tp t; R)=<q]Ms  
public : e_I 8Jj4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  e(^O8  
template < typename T > C1J'. !  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -_3.]o/J  
  { b%BwGS(z  
  return t; o>YR Kb  
} 2-4%h!  
} ; qA30G~S  
O_ c K 4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0U<9=[~q7@  
下面就可以修改holder的operator=了 ?=l(29tH  
So:89T  
template < typename T > !v-(O"a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y}VKFRky  
  { iq#Z\Y(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &Lw| t_y  
} [o~w>,a  
{f)p|)  
同时也要修改assignment的operator() FD<~?-  
1gC=xMAT  
template < typename T2 > b+3pu\w `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~VOmMw4HV  
现在代码看起来就很一致了。 G4i&:0  
4{Iz\:G:{/  
六. 问题2:链式操作 . XmD[=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :X^B1z3X4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  tua+R_"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L4!$bB~L-  
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。  7;XdTx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _AFgx8  
jHd~yCq  
template < typename T > pr2d}~q4{  
struct result_1 Lv_>cFJ}[  
  { }IV7dKzl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w*+rBp,f  
} ; >QyMeH  
u1uY*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: K"pfp !Y  
1#'wR3[+  
template < typename T > Xf0pQ]8\  
struct   ref r~sGot+sQA  
  { L{42?d  
typedef T & reference; G*QQpSp  
} ; gC 4w&yL  
template < typename T > it.l;L_nW  
struct   ref < T &> `27? f$,  
  { Kl* ##qw!  
typedef T & reference; Y/ `fPgE  
} ; G/y< bPQ  
GXAcy OV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3laSPih[.  
PtHT>  
template < typename T > u$0>K,f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8S0)_L#S  
  { w4OVfTlN  
  return l(t) = r(t); MV/JZ;55  
} .JzO f[g5  
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。  np~oF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ISl'g'o  
a^2?W  
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 \^+sgg{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1}(g=S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -Xj+7}4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z#F2<*+Pe  
最后的布局是: FOZqN K  
                Add ^}WeBU  
              /   \ QKVZ![Y!s  
            Divide   5 M4QMD;Ez  
            /   \ C}Khh`8@5.  
          _1     3 &t4j px  
似乎一切都解决了?不。 htaB! Q?V  
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。 k,r\^1h  
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。 MW p^.  
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: M?_VYK  
NE(6`Wq`  
template < typename Right > 4'{j'kuv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $tb$gO  
Right & rt) const bC&_OU:  
  { _+UD>u{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O9opX\9  
} _h5@3>b3r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @A)gsDt9A  
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。 [p]Ayo$~  
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。 7c+u+Yet  
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。 w_9:gprf  
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。 5SDHZ?h  
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? j"c"sF\q  
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: r`" ?K]rI  
U'@_fg  
template < class Action > d=xweU<  
class picker : public Action m86w{b$8  
  { 3i7n"8\$  
public : Jx 'p\*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =Y89X6  
  // all the operator overloaded 8Uc#>Ae'_  
} ; 5H<rI?  
N^)L@6  
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。 _$1W:!f4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ><$hFrR!  
f~E'0f_  
template < typename Right > M'*  Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0|d%@  
  { qwnC{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9#1lxT4%  
} C[~b6 UP  
gvz&ppcG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )(,+o  
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。 sR#( \  
1(C%/g#"  
template < typename T >   struct picker_maker 8TuOf(qE  
  { )u<sEF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lx2.E1?@  
} ; Y(<>[8S m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u+S*D\p<`  
  { a?@j`@]ZR~  
typedef picker < T > result; kRG-~'f%`  
} ;  37{mhU  
O"Ar3>   
下面总的结构就有了: 0e3 aWn  
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。 r] 2}S=[  
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。 st pa2z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W<kJ%42^j  
至此链式操作完美实现。 qdOaibH_  
P E.^!j  
.4U::j}  
七. 问题3 #VD[\#  
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。 DUa`8cE}  
KbSIKj  
template < typename T1, typename T2 > >?I[dYzut  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C7,Ol0`v  
  { /f_lWr:9l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U2!9Tl9".  
} {ImZ><xe/  
> `u} G1T\  
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: MLaH("aen  
eFbr1IV  
template < typename T1, typename T2 > g3j@o/Y  
struct result_2 WFy90*@Z  
  { v2dCna\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jiz"`,-},O  
} ; )j!22tlL  
NfKi,^O  
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? %KRAcCa7  
这个差事就留给了holder自己。 Vhv<w O Ct  
    ]{Iy<  
Z&YW9de@  
template < int Order > u|APx8?"o  
class holder; N }Z"$4  
template <> A{Pp`*l  
class holder < 1 > $5|/X&"O)/  
  { >OmY  
public : +ImPNwrY  
template < typename T > D.4=4"qMi  
  struct result_1 :*#I1nb$  
  { p-r}zc9@  
  typedef T & result; 'ym/@h7h  
} ; ^#p S u  
template < typename T1, typename T2 > * r$(lf  
  struct result_2 StA5h+[m  
  { wF[^?K '  
  typedef T1 & result; jbGP`b1_  
} ; %YA=W=Yd  
template < typename T > 4w\cS&X~C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4)i/B99k  
  { /N]?>[<NW  
  return (T & )r; b$H{|[  
} 1]m]b4]  
template < typename T1, typename T2 > K6{{\r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o%5^dX&[  
  { 2t*@P"e!  
  return (T1 & )r1; "\U$aaF  
} o"J}@nF  
} ; \XhzaM   
w SBDJvI  
template <> v 4DF #O  
class holder < 2 > ZWxq<& Cg  
  { rhsSV3iM  
public : Z@=#ry  
template < typename T > l+Uy  
  struct result_1 :6./yj(  
  { d7qHUx'=z  
  typedef T & result; X~G!{TT_x6  
} ; &%$r3ePwc  
template < typename T1, typename T2 > 2mWW0txil  
  struct result_2 `)/G5 fB  
  { /T!S)FD\/v  
  typedef T2 & result; |#Z:v1]"  
} ; '/J}T -,Z  
template < typename T > a$l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +K])&}Dw  
  { inBBU[Sl  
  return (T & )r; D}r,t_]Eb  
} +x\b- '  
template < typename T1, typename T2 > ng;,;o.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lrPiaSO`I  
  { Wf +j/RxTi  
  return (T2 & )r2; 5VDqx@(  
} %tT&/F  
} ; 5^~%10=  
}PTYNidlR  
RHZ5f0b4L  
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> >。 ri<E[8\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1D sgU6"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7loIX Qw  
!'Q/9%g  
return l(i, j) = r(i, j); s+8 v7ZJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q["CT&0  
$*tq$DZ4&  
  return ( int & )i; %qfql  
  return ( int & )j; mx y>  
最后执行i = j; zB kS1qMn  
可见,参数被正确的选择了。 Q-k{Lqa-  
mFC0f?nr  
mzLDZ# =b  
I9-vV>:z  
Y9F!HM-`  
八. 中期总结  |W];8  
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: n [H3b}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hiZE8?0+~N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eQbDs_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q90eB6G0g  
L1 1/XpR  
(iXo\y`z  
N:[22`NP  
T0J"Wr>WY  
M.iR5Uh  
九. 简化 {f3&s4xj=  
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。 VHGOVH,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hr |De8#f  
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: k>I[U}h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9=p^E#d  
  +-*/&|^等 })rJU/  
2. 返回引用。 B`3RyM"J@  
  =,各种复合赋值等 :Y`cgi0vkd  
3. 返回固定类型。 ![YLY&}s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #Cks&[!c  
4. 原样返回。 "E =\Vz  
  operator, lS&$86Jo(  
5. 返回解引用的类型。 'yuM=Pb  
  operator*(单目) n>T1KC%  
6. 返回地址。 484lB}H  
  operator&(单目) mojD  
7. 下表访问返回类型。 Yj99[ c#]  
  operator[] z;yb;),  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !r]elX  
  operator<<和operator>> }>Gnp c  
P~$FgAV  
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。 {h5 S=b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;O5p>o  
bU9B2'%E  
template < typename Left > ;gfY_MXnF  
struct value_return JDrh-6Zgj  
  { RLBjl%Q>  
template < typename T > PYX]ld.E  
  struct result_1 m22M[L(q  
  { 28J ; 9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4)./d2/E  
} ; x;ym_UZ6e  
H7bdL 8/  
template < typename T1, typename T2 > iTJSW  
  struct result_2 t>p!qKrE'J  
  { g"gh2#!D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GInU7y904  
} ; teh$W<C  
} ; i j&_>   
@|kBc.(]  
$Ay j4|_-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 02OL-bv}HS  
__<u!;f  
下面我们来剥离functor中的operator() 4X,fb`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2gLa4B-  
&(a#I]`9M  
return l(t) op r(t) +^1E0@b%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6yEYX'_  
return op l(t) (%*CfR:>  
return op l(t1, t2) v3SH+Ej4  
return l(t) op # hvLv  
return l(t1, t2) op D5x }V  
return l(t)[r(t)] 0T-y]&uo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mGR}hsQpn  
c^0Yu Bps[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: gn"Y?IZ?  
单目: return f(l(t), r(t)); 2(~Y ^_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o;bK 7D  
双目: return f(l(t)); ?0k(wiF  
return f(l(t1, t2)); DrE +{Spm  
下面就是f的实现,以operator/为例 2K?~)q&t*  
*c'nPa$+|S  
struct meta_divide j. UQLi&`  
  { Z'sAu#C  
template < typename T1, typename T2 > pGEYke NU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,Y 1&[  
  { ` QC  
  return t1 / t2; Qx{k_ye`  
} $%~-p[)<(P  
} ; 0\3mS{s  
nk.m G ny  
这个工作可以让宏来做: j/"{tMqQp  
^wesuW@=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *K#7,*Oz  
template < typename T1, typename T2 > \ r~ gjn`W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R'bmE:nL  
以后可以直接用 X :2%U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "[(&$ I  
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 py#`  
(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。。。) nd)Z0%xo  
h!# (.P  
wcGI2aflD  
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 # D8Z~U,-  
E#3KWp#M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]iu}5]?)  
class unary_op : public Rettype +oKp>-  
  { R  Fgy  
    Left l; q;co53.+P)  
public : a(}dF?M=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vd>K=! J  
|X&.+RI  
template < typename T > hT:+x3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QP/6N9/  
      { [^wEKRt&  
      return FuncType::execute(l(t)); _hP siZY9  
    } N[e QT  
cBICG",TA  
    template < typename T1, typename T2 > H:9Z.|{Gv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 56 6vjE  
      { m\a_0!K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R? aE:\A  
    } ,#=ykg*~/  
} ; kO3{2$S6  
.yz-o\,gF%  
Jh1Q)05  
同样还可以申明一个binary_op Ki#({~  
Hg8n`a;R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F O"8B  
class binary_op : public Rettype 3V")~ m  
  { fQ>=\*b9x^  
    Left l; (_&W@:"z  
Right r; }1]E=!?)&  
public : :eaqUW!Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a[TR_ uR  
IT,d(UV_  
template < typename T > LxqK@Q<B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,(aOTFQS  
      { 7U=|>)Q0s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G9?6qb:  
    } ^X2U A{  
u{%gB&nC  
    template < typename T1, typename T2 > Fv!zS.)`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mNcoR^(VN  
      { cSdkhRAn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CPRv"T;?  
    } ,:yv T6)p  
} ; =n $@  
uP,{yna(  
s|3@\9\  
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 ml7nt 0{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yX:A?U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .Z=4,m>  
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。  =[Lo9Sg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $lkd9r1   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x;H#-^LxW=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RB]K?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]W,K}~!   
下面是修改过的unary_op >z0~!!YZ  
/<Nb/#8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m5K B#\  
class unary_op ~50b$];y  
  { V>#iR>w_4,  
Left l; NwQexYm1_  
  z-(#Mlq:!  
public : .H1 kl)~V  
nnBgTtsC]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ] iKFEd  
1FfdW>ay*  
template < typename T > y w"Tw  
  struct result_1 !\{&^,y  
  { 4Q0@\dR9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X|.M9zIx  
} ; @g|E b}t  
qw A N=3@  
template < typename T1, typename T2 > wn*z*  
  struct result_2 x?Wt\<|h!  
  { 4m++>q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^+Ez[S{8  
} ; ejj|l   
>:l; W4j  
template < typename T1, typename T2 > oo\0X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j7;v'eA`;7  
  { Ks&~VU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f.Y9gkt3d  
} ?sl 7C gl  
3Rid 1;L0U  
template < typename T > OHnHSb'?\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $cO"1mu  
  { aubmA0 w  
  return OpClass::execute(lt(t)); DbSl}N;  
} k*bfq?E a  
G~ZDXQ>5CP  
} ; V43pZ]YZ>  
H) g:<  
#8;|_RU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {8M=[4_`l  
好啦,现在才真正完美了。 xG<H${ k;  
现在在picker里面就可以这么添加了: |(Zv g}c_  
'< OB  j  
template < typename Right > S=O/W(ZB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -&Fxg>FrYb  
  { %UJ!(_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m{={a5GD  
} ^RkHdA  
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。 &J|3uY,'j  
3j.Ft*SV  
9GS<d.#Nvc  
Xu#\CYk  
gF% lwq  
十. bind L1u  
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。 ,hK0F3?H>  
先来分析一下一段例子 u(JC 4w'  
] *{QVn(  
P,RCbPC4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zypZ3g{vz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sm}q&m]ad  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {+f@7^/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。 Df;FOTTi%  
我们来写个简单的。 HzB&+c? Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 76[aOC2Ad  
对于函数对象类的版本: U{D ?1tF  
F#_7mC   
template < typename Func > JJ56d)37.  
struct functor_trait XF2u<sDe  
  { &0TOJ:RP  
typedef typename Func::result_type result_type; )8oI  s  
} ; wgSA6mQZ  
对于无参数函数的版本: ,_`\c7@  
KdF QlQaj  
template < typename Ret > gcr,?rE<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zQ xZR}'  
  { AO;`k]0e  
typedef Ret result_type; ZZTPAmIr  
} ; _,b%t1v  
对于单参数函数的版本: T3['6%  
3y>.1  
template < typename Ret, typename V1 > u*[,W-R&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >H@ dgb  
  { }M f}gCEW  
typedef Ret result_type; I"3Qdi  
} ; ?)Lktn9%  
对于双参数函数的版本: 5(>m=ef"  
lfu1PCe5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^BjwPh4Z#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  DVD}  
  { ~!]FF}6  
typedef Ret result_type; :<%K6?'@^  
} ; mBc;^8I?23  
等等。。。 [7]p\' j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |LKhT4rE  
.CI]8O"3y  
template < typename Func > ~=%eOoZP;c  
struct func_return po"M$4`9  
  { qsFA~{o.  
template < typename T > MLmc]nL=  
  struct result_1 }*$-rieg  
  { ".v9#|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e`R*6^e  
} ; .x6*9z#q  
+n9&q#ah  
template < typename T1, typename T2 > ^/R@bp#<  
  struct result_2 -'{ioHt&X/  
  { \WouTn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KK]AX;  
} ; 7* ^\mycv  
} ; sx8mba(  
fJOU1%  
u 8U>R=M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WKBPqfC  
gU>Y  
template < typename Func, typename aPicker > a%ec: %  
class binder_1 7H[#  
  { /.05rTpp  
Func fn; (W3R3>;  
aPicker pk; abD55YJY  
public : ;eG%#=>  
bm%2K@ /U  
template < typename T > Ym& _IOx  
  struct result_1 @Qruc\_  
  { ;#/b=j\pi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N3vk<sr@  
} ; 'n4zFj+S  
DXKk1u?Tq  
template < typename T1, typename T2 > 3`#sXt9C  
  struct result_2 nUmA  
  { #zrD i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @[zPN[z .  
} ; /RmLV  
fLc<}DF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nT|fDD|  
(' `) m  
template < typename T > 4s`*o/it  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ ;)@a  
  { $g#X9/+<  
  return fn(pk(t)); .eZ4?|at.F  
} jc;&g)Rv  
template < typename T1, typename T2 > OD>-^W t;%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; {I{X}b  
  { rVQ:7\=Z  
  return fn(pk(t1, t2)); u9mMkzgSkP  
} /CKkT.Le  
} ; "TtK!>!.  
a+\ Gz  
~<v`&Gm?"  
一目了然不是么? M%&`&{  
最后实现bind }kL% l  
K* [cJcY+  
6gakopZO  
template < typename Func, typename aPicker > 'y-IE#!5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H W.S~eLw*  
  { 34JkB+#a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c)@M7UK[  
} 4CX*  
S)g5Tu)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B HZGQm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 o>U%3-+T^J  
w^R5/#F_r  
十一. phoenix s_`wLQ7e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ( }JX ]-  
tm+}@CM^.  
for_each(v.begin(), v.end(), !n uXK  
( Q:_pW<^  
do_ RG*Nw6A  
[ 3w{ i5gGn  
  cout << _1 <<   " , " Y;&Cmi  
] Ks7s2vK^  
.while_( -- _1), vGm;en   
cout << var( " \n " ) +/Y )s5@<  
) zb9d{e   
); 4 D\_[(P  
L>@0Nne7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Fdc bmQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1`aFL5[0$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'ARQ7 Q[`  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  r) X?H  
%5F=!( w  
*WX6C("M  
template < typename Cond, typename Actor > +#&2*nY  
class do_while )}WG`  
  { NTAPx=!1*  
Cond cd; C:4h  
Actor act; Zls4@/\Q  
public : [&FMVM`  
template < typename T > mhlJzGr*q  
  struct result_1 +hXph  
  { zT_{M qY  
  typedef int result_type; -pqShDar|  
} ; 'Iu$4xo`[  
OkzfQ hC}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cE]tvL:g  
#exE ~@fy-  
template < typename T > {_(;&\5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MIt\[EB  
  { HCHC~FNd  
  do &,)9cV /  
    { !(SaE'  
  act(t); 2d$hgR#v  
  }  ZfvFs  
  while (cd(t)); uE5kL{Fv  
  return   0 ; rxa8X wo8  
} _HGDqj L  
} ; MHxv@1)K|Y  
i$og v2J  
.4KXe"~E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~=0zZTG  
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。 4|++0=#D$  
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。 /5yW vra  
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。 M5%u>$2  
下面就是产生这个functor的类: M6 0(yTm  
;AG5WPI  
CH9#<?l  
template < typename Actor > 7qzI]  
class do_while_actor [IV8  
  { 2]> s@?[  
Actor act; ~"=nt@M]  
public : 5%4:)s{4|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =euoSH D}  
Sl 6}5  
template < typename Cond > &+*jTE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]MB ^0:F-  
} ; pazFVzT  
y!aq}YS  
#~p1\['|M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IOIGLtB  
最后,是那个do_ ;'vY^I8-L  
0kC!v,  
Sm,%>  
class do_while_invoker ,GR(y^S  
  { C=hE@  
public : 9IIe:  
template < typename Actor > @p `#y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [ 8v)\lu  
  { -4hX -  
  return do_while_actor < Actor > (act); &1B)mj  
} ]@WJ&e/'@  
} do_; :5"|iRP'  
5RlJybN"o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c]xpp;%]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KgKV(q=  
最后来说说怎么处理break和continue o'D6lkf0  
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。 0V`/oaW;  
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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