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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z"A:^jZ<s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .d;/6HD[y  
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, J?{uG8)  
T ^uBMDYe  
3=z'Ih`  
xf|=n  
  class filler l ^{]pD  
  { iC 2:P~  
public : y<Z8+/f`f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]C_6I\Z#=W  
} ; LGK}oL'  
%k"-rmW  
M C>{I3  
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: ZC05^  
>[[< 5$,T  
F4*f_lP  
3N?uY2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $OmtN"  
2e+DUZBoC  
uu HWN|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5ES$qYN  
v6]lH9c{,  
OA[w|Tt  
:[F w c  
二. 战前分析 j5AW}   
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。 KY@k4S+  
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 dP )YPy_`  
4!D!.t~r  
iidK}<o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S#jE1EN  
  /* --------------------------------------------- */ yVSJn>l!  
vector < int *> vp( 10 ); VF;%Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *T 6<'a  
/* --------------------------------------------- */ N'IzHyo.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?'^xO:  
/* --------------------------------------------- */ a93Aj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wqJH  
  /* --------------------------------------------- */ yhZ2-*pTg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n{|~x":9V  
/* --------------------------------------------- */ &6h,'U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gmt`_Dpm$  
znD0&CS9q  
1_ %3cN.  
ZM0vB% M|  
看了之后,我们可以思考一些问题: s(-$|f+s  
1._1, _2是什么? iielAj*b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %G>*Pez %  
2._1 = 1是在做什么? )%P!<|s:5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^dRB(E}|)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 UkeX">  
MK,#"Ty}zK  
(;\JCeGA  
三. 动工 Ak&eGd$d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Iq(BH^K  
uPt({H  
j&u{a[Y/}  
XXvM*"3D5  
template < typename T > _A1r6  
class assignment cJGU~\  
  { <$R'y6U :  
T value; QrDI$p7;'  
public : uK1DC i  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5!-'~W  
template < typename T2 > K '7M\:zy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0;KjP?5  
} ; FZO}+ P  
c#Y/?F2p  
_I+QInD;)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZDMS:w.'T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &i$p5  
22(7rUkI  
XC%u`UG  
b dP @^Q  
  class holder W:' H&`0  
  { |L,_QXA2  
public : s$s~p +U  
template < typename T > 3vepJ) D (  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t,Ss3  
  { S8 .1%sw  
  return assignment < T > (t); A63=$  
} \W4|.[  
} ; @T)kqT  
c>mTd{Abi  
5LMAy"  
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: QZw`+KR  
Lk#8G>U  
  static holder _1; lf-1;6nyk"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |ZC@l^a7  
epXvk &  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k nTCX  
而不用手动写一个函数对象。 zsOOx% +  
Y?IvG&])  
crTRfqF  
';'gKX!9V  
四. 问题分析 1L3 +KD~  
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。 -Ph"#R&  
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。 m?GBvL$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :< X&y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F}MjZZj(U=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xU9T8Lw  
hX4 V}kj  
五. 问题1:一致性 `8M{13fv  
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?| J@$KF GUs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  r"YOA@  
XN|[8+#U<@  
struct holder Smg z}  
  { djmd @{Djt  
  // E/OfkL*\  
  template < typename T > ZB+~0[C  
T &   operator ()( const T & r) const q[}W&t,  
  { SJ*qgI?}T  
  return (T & )r; 'nJ,mZx  
} l\t g.O~  
} ; iewwL7  
nOTe 3?i>  
这样的话assignment也必须相应改动: $-AG $1  
BMi5F?Q'G  
template < typename Left, typename Right > yd|ao\'=  
class assignment  }o[N B  
  { NWue;u^  
Left l; >v#6SDg  
Right r; ({$>o]<h  
public : 4p<c|(f#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q8 SHFKE  
template < typename T2 > Bi-x gq'z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,76Q*p  
} ; ,eSII2,r4  
T|k_$LH  
同时,holder的operator=也需要改动: o#uhPUZ  
{&TP&_|H  
template < typename T > &[b(Lx|i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xcE2hK/+  
  { <I 0EjV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fL(_V/p^  
} I+eKuWB  
N1fPutl$a  
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。 j4%\'xj:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VV-%AS6;  
\ORE;pG  
return l(rhs) = r; U{ 52bH<  
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。 g|Xjw Ti8$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +OaBA>Jh9  
LkyT4HC8n  
template < typename Tp > sq_ yu(  
class constant_t W4#E&8g%  
  { h^v+d*R N  
  const Tp t; yYH>~,  
public : R+# g_"1@p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6GMwB@ b  
template < typename T > K |^OnM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Owz>g4l r  
  { XyYP!<].C  
  return t; -&h<t/U  
} `3^%ft~l  
} ; Z{^Pnit  
;>CM1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L-`?=- 9`  
下面就可以修改holder的operator=了 Bo4iX,zu  
ffy,ds_7  
template < typename T > U!b~vrr^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a\m0X@Q  
  { t vp kc;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9~v#]Q}Z}4  
} wvI}|c  
Zt \3y  
同时也要修改assignment的operator() 'tDVSj  
awgS5We|  
template < typename T2 > 2m,t<Y;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LG vPy  
现在代码看起来就很一致了。 , }B{)  
~pw%p77)  
六. 问题2:链式操作 PmA_cP7~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u}-)ywX  
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。 chu r(@Af  
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。 xJ^pqb  
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。 V^kl_!@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tffdm  
vMYEP_lhK,  
template < typename T > Na.)!h_Kn'  
struct result_1 r)gtx!bx  
  { 72\o6{BiC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^. ~ F_  
} ; e@DVf  
2{01i)2y  
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: ,#.9^J  
`L @`l  
template < typename T >  z:d+RMA  
struct   ref OSkBBo]~z  
  { K 5AArI  
typedef T & reference; "|GX%> /  
} ; :@,UPc-+  
template < typename T > 4Y{&y6  
struct   ref < T &> #{~3bgY  
  { Es&'c1$^s  
typedef T & reference; t+aE*Q  
} ; L[Y|K%;~  
?mh0^G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i>PKE.  
}4_c~)9Q  
template < typename T > xeSv+I-b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `cqZ;(^  
  { -O6\!Wo=-  
  return l(t) = r(t); * oru;=D@8  
} 89fl\18%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 { \5-b:#_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g?9%_&/})A  
M7 gM#bv>L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 sx][X itR+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s/OXZ<C|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GI/4<J\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PF] Vt  
最后的布局是: m@y_Wt  
                Add i; 3qMBVY~  
              /   \ 8zH/a   
            Divide   5 l 5z8]/  
            /   \ C/!8NV1:4  
          _1     3 y5:al7*P  
似乎一切都解决了?不。 (=w ff5U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 B=hJ*;:p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 eo'C)j# U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o88Dz}a  
K9Bi2/N  
template < typename Right > }9>X M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q^+Z>   
Right & rt) const l&m'?. g f  
  { 'q*:+|"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AK5$>Pkvk  
} <P<^,aC/j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R,ddH[3  
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。 et :v4^*f  
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!+s96  
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。 *,p16"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。 :]-? l4(%  
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? Mta;6<  
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: Y\ G^W8  
n`g:dz  
template < class Action > g bwg3$!9  
class picker : public Action My\  
  {  P7 p'j  
public : 6882:,q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5A*'@Fr'G  
  // all the operator overloaded pd X"M>  
} ; w\3'wD!  
{>=#7e-]  
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。 X5eTj  
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: /yj-^u\R  
QtsyMm  
template < typename Right > =Pg u?WU@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R7!^ M  
  {  \ l8$1p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gq r(.  
} b3!,r\9V  
L8j#l u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A[m4do  
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。 "227 U)Q  
Gg9NG`e6I  
template < typename T >   struct picker_maker #] 5|Qhrr+  
  { Q.[^5 8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s% ~p?_P   
} ; rKys:is  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ';?b99  
  { dSBW&-p  
typedef picker < T > result; t#h<'?\E  
} ; :}18G}B  
$W;IW$  
下面总的结构就有了: .o5r;KD  
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。 Epm=&6zf  
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。 Zm@ O[:~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WtTwY8HC  
至此链式操作完美实现。 #/9(^6f:  
/< CjBW:  
(FAd'$lhX}  
七. 问题3 md/Z[du:'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lYu1m  
WwDxZ>9jw  
template < typename T1, typename T2 > =}~h bPJM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l@om2|B  
  { M('cG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?y{C"w!   
} < &'r_m  
~4iI G}Y<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X+K$y:UZ  
p=(;WnsK  
template < typename T1, typename T2 > $V)LGu2( m  
struct result_2 a".uS4x  
  { 0fPqO2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?%h JZm;  
} ; +mT}};-TS  
5yQv(<~*G  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? VBssn]w  
这个差事就留给了holder自己。 FBcF  
    SJ-g2aAT  
Al`[Iu&  
template < int Order > 9Yowz]')  
class holder; hqY9\,.C  
template <> soZw""|v  
class holder < 1 > [#td  
  { 0\jOg  
public : ^F~e?^s  
template < typename T > 1h+!<c q  
  struct result_1 rQ'tab.,]  
  { 5@Q4[+5&_  
  typedef T & result; BifA&o%  
} ; morI'6N  
template < typename T1, typename T2 > d/(=q  
  struct result_2 q9oF8&O,  
  { Y(SgfWeK@1  
  typedef T1 & result; 9hT^Y,c0  
} ; Hk\+;'PrN  
template < typename T > .VmI4V?}h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l#o43xr  
  { UUY-EC7X  
  return (T & )r; h ;5 -X7  
} \sC0om,  
template < typename T1, typename T2 > 64 \ZOG\,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S_:(I^  
  { fu=}E5ScK  
  return (T1 & )r1; &bj :,$@  
} $_Qo  
} ; :*&wnQMKR  
B:z-?u#B  
template <> M Zw%s(lv  
class holder < 2 > i:kWO7aP  
  { Whd4-pR8  
public : 0 $e;#}  
template < typename T > =pcj{B{qa  
  struct result_1 _T5~B"*  
  { i? AZ|Ha[  
  typedef T & result; pLzsL>6h  
} ; !Y]}& pUP  
template < typename T1, typename T2 > jD^L<  
  struct result_2 d=qpTb;(  
  { 9'toj%XQ  
  typedef T2 & result; Ti3BlWQH  
} ; |7`Vw Z  
template < typename T > g@Ni!U"_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0dkM72p  
  { E}@8sY L  
  return (T & )r; o@LjSQ5!  
} F`I-G~e  
template < typename T1, typename T2 > R|+R4'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mZ;yk(  
  { 1wc -v@E  
  return (T2 & )r2; ;mi0Q.  
} j 5'Jp}  
} ; 6@XutciK  
4nl>&AV  
GoEIY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2hJ{+E.m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >>$IHz4Z"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Msd!4TrBJ  
|}M']Vz  
return l(i, j) = r(i, j); q<yH!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Yn<0D|S;X  
0='DDy  
  return ( int & )i; OaCL'!  
  return ( int & )j; [V)sCAW  
最后执行i = j; H;sQ]:.*]  
可见,参数被正确的选择了。 ZHC sv]l  
zi?'3T%Ie  
Gr6ma*)y~t  
k9Sqp :l,  
ooZ-T>$  
八. 中期总结 K<]fElh-  
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: rmMO-!s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 99ha /t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 amBz75N{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hx^a&"  
tt^ze|*&t  
+1)C&:  
/hX"O ?^  
GVl u4  
7 YK+TGmU^  
九. 简化 T?\CAk>  
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。 4o*V12_r'4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }a9C /t3  
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: -YuvEm#f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DYWC]*  
  +-*/&|^等 <{ ) 4gvH  
2. 返回引用。 M)J*Df0@  
  =,各种复合赋值等 CD&m4^X5D  
3. 返回固定类型。 *b)b#p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z$Nk\9wm  
4. 原样返回。 } )e`0)  
  operator, poeXi\e!(  
5. 返回解引用的类型。 "T&uS1+=c  
  operator*(单目) r/4]b]n  
6. 返回地址。 Wl#^Eu\g1W  
  operator&(单目) eYcx+BJ  
7. 下表访问返回类型。 _#gsR"FZ$  
  operator[]  wi9|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J7\q #]?  
  operator<<和operator>> gPwp [  
`{wku@  
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。 Hxl,U>za#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DrEtnt   
9/$P_Q:3  
template < typename Left > O5{XT]:  
struct value_return %8*d)AB:  
  { yhdG 93  
template < typename T > 5HbTgNI  
  struct result_1 .]e6TFsrO  
  { :7ngVc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?8,N4T0)  
} ; 2wBU@T1  
Q$vr`yV#=6  
template < typename T1, typename T2 > V`M,d~:Pr"  
  struct result_2 }}1/Ede{5  
  { -7O/ed+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m6x. "jG  
} ; ziycyf.d  
} ; 1!`768  
PbPP1G')  
2SJh6U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LgNNtZ&F  
b e/1- =m  
下面我们来剥离functor中的operator() .O#lab`:2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5lxq-E3  
Z]S0AB.Z@  
return l(t) op r(t) oPy zk7{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]'h)7  
return op l(t) GF!{SO4  
return op l(t1, t2) 12PE{Mut  
return l(t) op 2jZ}VCzRG  
return l(t1, t2) op 8-5 jr_*  
return l(t)[r(t)] 7h]R{_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Qg>GW  
.:ZXtU  
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: VQ?H:1R  
单目: return f(l(t), r(t)); I|IlFu?O=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vEe  
双目: return f(l(t)); {@ y,  
return f(l(t1, t2)); 1:!rw,Jzl`  
下面就是f的实现,以operator/为例 R{o*O_qX  
#=H}6!18  
struct meta_divide [T}]Ma*CS  
  { $JB:rozE  
template < typename T1, typename T2 > S.)7u6/_!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4_%FSW8-  
  { b<(UmRxx3  
  return t1 / t2; I A`8ie+  
} &8AS=v  
} ; HCIF9{o1j>  
-fx88  
这个工作可以让宏来做: gqD^Bs'VF  
'%!M>rY,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *6D%mrK  
template < typename T1, typename T2 > \ i>Bi&azx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !(_xu{(DL  
以后可以直接用 *z"1MU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h==GdS4  
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 x\hn;i<  
(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。。。) -mHhB(Td'  
f5b`gvCY,#  
@ KPv&UB  
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 {qWG^Db  
q&$0i   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,L{o, qzC  
class unary_op : public Rettype @*"<U]  
  { i5<Va@ru!s  
    Left l; wt.{Fqm  
public : uP=_-ZUW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Px7g\[]  
xFm{oJ!]&  
template < typename T > FJ%R3N\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y[WYH5 &DJ  
      { :$cSQ(q9a  
      return FuncType::execute(l(t)); 3zA=q[C  
    } tbzvO<~  
K aQq[a  
    template < typename T1, typename T2 > d)GkXll1D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )~blx+\y  
      { 30(m-D$K>9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &]yJCzo]  
    } ;Q>3N(  
} ; 9Oo*8wvGG  
uCP6;~Ns  
g. Caapy  
同样还可以申明一个binary_op d!QD vO  
mf;^b.mKh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =7]Q6h@X  
class binary_op : public Rettype 8X ?GY8W:  
  { VVQ74b  
    Left l; tD~PvUJ  
Right r; WQLHjGehe  
public : Q"6hD?6.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P$6f+{  
!Ir1qt8 T  
template < typename T > af?\kBm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KB,~u*~!  
      { /,!7jF:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z:o 86~su  
    } zsMw5C  
spU!t-n67  
    template < typename T1, typename T2 > i9@;,4f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kk /+Vx~  
      { #1jtprc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q 9gFTLQ  
    } l q\'  
} ; bDZKQ&  
3dX=xuQ%/  
>0<KkBH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [zh4W*K_cq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y800(z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .i3lG( YG  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H81.p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N+C)/EN$  
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。。。 J+cAS/MYX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Xv-1PY':pA  
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) 2iR:*}5  
下面是修改过的unary_op Qw6KX#n  
3!"b guE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0x]OF8=J  
class unary_op #GY&$8.u*  
  { 5v !DYx  
Left l;  $||ns@F+  
  {7K'<ti  
public : G>[ NZE  
[DotS\p!z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N o_$!)J.  
QWz Op\+  
template < typename T > u8<&F`7j  
  struct result_1 (?!(0Ywbg  
  { w;yiX<t<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M|[@znzR<  
} ; }rKJeOo^x?  
_UH/}!nqB  
template < typename T1, typename T2 > Y0Hq+7x  
  struct result_2 ]F"(OWW  
  { R8=I)I-8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *w'q  
} ; C-a*EG  
-'O Q-5  
template < typename T1, typename T2 > LXh@o1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;o-\.=l  
  { Z^'?|qFj!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~),;QQ,  
} KdOh'OrT9.  
`N|U"s;  
template < typename T > W9&0k+#^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9S:{  
  { C@TN5?Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); S+) l[0  
} SE,o7_k'S  
KMxNH,5  
} ; ?q d,>  
3~[`[4n^  
&\J?[>EJ.  
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 9SRfjS{7  
好啦,现在才真正完美了。 "8wf.nZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q vv\+Jp^  
H Z;ZjC*  
template < typename Right > kfMhw M8kP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  YBYBOH  
  { Je#!Wd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e-[>( n/[  
} )z2|"Lp  
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。 G$?|S@I,  
X+]L-o6I2  
JC c N>DtP  
I! h(`  
d\~p5_5.  
十. bind _u:>1]  
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。 V,>+G6e  
先来分析一下一段例子 "rme~w Di  
 /6+1{p  
>.DF"]XM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zi 2o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g\ErJ+i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8q]J;T  
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。 k sB  
我们来写个简单的。 |ZvNH ~!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z~r[;={,  
对于函数对象类的版本: AddGB^7yl  
qSFc=Wwc  
template < typename Func > Uby,Tu  
struct functor_trait eq^TA1>T  
  { ;;ER"N  
typedef typename Func::result_type result_type; j y7  
} ; K^"w]ii=  
对于无参数函数的版本: IZv~[vi_  
gKmX^A5<  
template < typename Ret > G 6Wx3~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i LF^%!:X%  
  { ]vm\3=@}9  
typedef Ret result_type; 7IA3q{P  
} ; kP)YgkE  
对于单参数函数的版本: 1*Sr5N[=  
{F'Az1^I=  
template < typename Ret, typename V1 > J&A;#<qY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  DZ^=*.  
  { ao)Ck3]  
typedef Ret result_type; S3SV.C:z>  
} ; LYp'vZ!  
对于双参数函数的版本: zL9VR;q  
;(K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q m $(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y)6,0K {k  
  { ddo ST``G  
typedef Ret result_type; \M7I&~V  
} ; 2< p{z  
等等。。。 Q(lku"U'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /@Ez" ?V2  
%PzQ\c  
template < typename Func > rFhW^fP/  
struct func_return #;d)?  
  { U);OR  
template < typename T > , Hn7(^t  
  struct result_1 D,k(~  
  { (YIhTSL"]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;P3>>DZ  
} ; XdcG0D^  
N;<//,  
template < typename T1, typename T2 > SC'BmR"ox  
  struct result_2 w TlGJ$D0  
  { x"vwWJNQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G-arnu)  
} ; 7U,k 2LS  
} ; z/S,+!|z  
prZ55MS.  
-&imjy<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qh-[L  
)!cI|tovs  
template < typename Func, typename aPicker > r:-WzH(Ms  
class binder_1 Gfv(w=rr?  
  { <{giHT  
Func fn; a'uU,Eb}#w  
aPicker pk; Id %_{),HX  
public : qbXz7s*{  
;+ G9-  
template < typename T > &eIGF1ws  
  struct result_1 co/7lsW  
  { @F?=a*s"!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aM$\#Cx  
} ; @;m$ua*|:  
PPa^o8jd  
template < typename T1, typename T2 > 2/@D7>F&g  
  struct result_2 !h>D;k6 e  
  { H>.B99vp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Pp&d>E4  
} ; {]^2R>0Q  
ZW*n /#GUC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ib1e#M3  
0O~p7D  
template < typename T > :M j_2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }~Q5Y3]#~  
  { v)):$s?WB  
  return fn(pk(t)); O% -h&C3  
} cn%2OP:L^  
template < typename T1, typename T2 > t[EfOQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wr>(#*r7q  
  { oEu>}JD  
  return fn(pk(t1, t2)); pc H<gF(k  
} Gy!P,a)z  
} ; hmZvIy(  
zE`R,:VI  
nLy#|C  
一目了然不是么? U<47WfcW  
最后实现bind F}U5d^!2  
'L{p,  
JRO$<  
template < typename Func, typename aPicker > M^6$ MMx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &aPl`"j  
  { qzK("d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =XT)J6z^"  
} ?z/Vgk+9|  
0Q~@F3N-\>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '# z]M  
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。 >|3a 9S  
=Ikg.jYq&F  
十一. phoenix F>+2DlA`<e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k=/eM$":  
%y"J8;U  
for_each(v.begin(), v.end(), n|i"S`  
( =MLf[   
do_ \Hwg) Uc{  
[ 7byCc_,  
  cout << _1 <<   " , " [$a<b/4  
] Pl+xH%U+?  
.while_( -- _1), )ofm_R'q*  
cout << var( " \n " ) j7 d:v7+_  
) W#XG;  
); E=u/tpj  
}B q^3?,#{  
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: ^Y04qeRd  
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 *Msr15  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }nud  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;GsQR+en  
(][LQ6Pc  
,P6=~q3k  
template < typename Cond, typename Actor > |d7$*7TvV  
class do_while Lw*]EG|?  
  { IfV  3fJ7  
Cond cd; 4 tXSYHd3  
Actor act; Y)b@0'  
public : 'r+PH*Mr  
template < typename T > 4nkE IZ  
  struct result_1 u3ZCT" !  
  { &uM^0eM  
  typedef int result_type; 0a2@b"l  
} ; LJQ J\bT?  
(j&A",^^S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G'x .NL  
w([$@1]  
template < typename T > N4UM82N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Owf.f;QR  
  { T_#, A0G  
  do ;sPzOS9  
    { o a<q/  
  act(t); A0xC,V~z  
  } N.j "S'(i  
  while (cd(t)); fgF;&(b  
  return   0 ; kzO&24  
} onte&Ed\  
} ; "5!BU&   
uDayBaR  
A^Cj1:,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AQ{zx1^2>K  
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。 \u{8Bak0  
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。 ftZj}|R!  
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。 Bjj<\8 ^M  
下面就是产生这个functor的类: 2t1I3yA'{z  
ii4B?E  
\ijMw  
template < typename Actor > x?r1s#88>  
class do_while_actor H+Z SPHs  
  { .36^[Jsz":  
Actor act;  Mm= Mz  
public : WZFH@I28  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jb(Y,LO^  
"x*-PFT  
template < typename Cond > 8_we: 9A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j9y3hQ+q  
} ; Xm_$ dZ  
;Zut@z4\  
'Ud| Ex@A9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 < {ru|-9  
最后,是那个do_ ;+Y i.Q/\  
&%F@O<:  
hW 2.8f$  
class do_while_invoker 5EeDHsvV9  
  { O`W%Tr  
public : <GIwRVCU  
template < typename Actor > 4$"DbaC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =mt?C n}  
  { (ku5WWJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3]LN;s]ac  
} TD,nIgH`  
} do_; _ PWj(});  
<94G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ruaur]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %c/^_.  
最后来说说怎么处理break和continue )0CQP  
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。 FGanxv@15  
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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