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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z}7U>y6`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >LEp EMJ\  
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, S?~/ V]  
7{f{SIB  
(*!4O>]  
qKuHd~M{ 1  
  class filler t@`Sa<  
  { ;AarpUw'  
public : @=l.J+lh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8RVeKnpXTV  
} ; t;[?Q\  
 0LUw  
_eaK:EW  
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: ]=]`Mnuxb  
HR?a93  
'494^1"io  
7I{rhA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CH=k=)() ]  
};8PPR)\y  
L0xh?B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X.ZY1vO  
Z3A"GWY  
-/6Ms%O  
)7N$lY<  
二. 战前分析 B]cV|S|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]-u>HO g\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <d3N2  
(_~Dyvo  
+r__>V,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5cC)&}I  
  /* --------------------------------------------- */ ]B-3Lh  
vector < int *> vp( 10 ); \MmKz^tO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3#c0p790  
/* --------------------------------------------- */ t3aDDu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ' C1yqkIa`  
/* --------------------------------------------- */ xO'xZ%cUI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A)o%\j  
  /* --------------------------------------------- */ f<2<8xS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G%fNGQwT  
/* --------------------------------------------- */ xy<)zKp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \F),SL  
_ ~E_#cNn  
_VAX~Y]  
ltG|#(  
看了之后,我们可以思考一些问题: vtf`+q  
1._1, _2是什么? &0@AM_b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zB)wY KwZ  
2._1 = 1是在做什么? ( ESmP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \EeK<)4:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mF] 8  
>`.$Tyw  
2lBfc  
三. 动工 Y>'t)PK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ezw<  
Zk 9i}H  
x?-kt.M  
.&c!k1kH  
template < typename T > @RVj~J.A  
class assignment Pt %EyFG  
  { CKRnkTTiV  
T value; F%e5j9X`  
public : P}bwEj  
assignment( const T & v) : value(v) {} tp=/f !bv  
template < typename T2 > WEB enGQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ng<oz*>U  
} ; H}&4#CQ'!  
TY *q[AWG  
AG<TY<nqL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W!WeYV}kb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1jQlwT(:  
|t h"ET  
 ,L7:3W  
*v9 {f?  
  class holder GxcW^{;  
  { ?$rH yI  
public : +^@6{1  
template < typename T > 5NAB^&{Z<X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const } {m.\O  
  { g|V0[Hnq6  
  return assignment < T > (t); YXjWk),  
} a$P$Ngi?S  
} ; |+(Hia,X  
]k.'~ Syz  
QDJ:LJz\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: w `r)B`!g  
#`{L_n$c  
  static holder _1; j+>&~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 - -H%FYF`  
s~MCt|a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qz/d6-0"  
而不用手动写一个函数对象。 K yFR;.F-  
joJ:* oL  
"?TKz:9r  
p*S;4+>#  
四. 问题分析 #sp8 !8|y  
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。 2XGbqZj  
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。 i5^U1K\M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0}y-DCuQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |F^h >^ x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2w? 5vSv  
?3+>% bO  
五. 问题1:一致性 maTZNzy  
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?| TdH~ sz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gdfG3d$4  
*Me{G y  
struct holder bv8GJ #  
  { X-=J7G`\h#  
  // 1(12`3  
  template < typename T > v&*}O  
T &   operator ()( const T & r) const %R [X_n=  
  { 9,zM.g9Qv  
  return (T & )r; d9sqO9Ud8  
} t.E3Fh!o  
} ; bZsg7[: C  
3teanU`  
这样的话assignment也必须相应改动: z ''-AH,  
0al8%z9e@  
template < typename Left, typename Right > mrz@Y0mgL  
class assignment ngHPOI16  
  { Ghpk0ia%d  
Left l; ,HM~Zs  
Right r; [r5k8TB1  
public : tug\X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *X4$'LSx1  
template < typename T2 > &k2nt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YKsc[~ h  
} ; &,B91H*#  
CD+2 w cy  
同时,holder的operator=也需要改动: h8lI# Gs  
pe1_E KU  
template < typename T > rv?d3QqIC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~NtAr1  
  { v lsS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8^Ov.$rP  
} !p~K;p,  
L7lRh=D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XUyoZl?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a \PvRW*I  
Ly$s0.!  
return l(rhs) = r; 2dF:;k k  
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。 N%.Dj H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b|HH9\  
[d_sd  
template < typename Tp > axW4 cS ?  
class constant_t hj.Du+1  
  { )tV^)n[w  
  const Tp t; Z|kMoB  
public : >O{/%(9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?)~j>1"S  
template < typename T > $ (gR^L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @GiR~bKZ  
  { $iblLZhj  
  return t; E|A,NPf%I  
} T?Dq2UW  
} ; CF`fn6  
>xt*(j&}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MXxE)"G*a  
下面就可以修改holder的operator=了 KQ x<{-G6  
+i[w& P  
template < typename T > Xkv+"F=-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F& 'HZX  
  { ,T|%vqbmw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ymsqJ   
} Mwdw7MZ"S  
cCjpQ  
同时也要修改assignment的operator() m9Uoq[1  
D?w-uR%Y  
template < typename T2 > drQioH-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V!S B9t`E  
现在代码看起来就很一致了。 (1vmtg.O  
;')T}wuq  
六. 问题2:链式操作 jnoFNIW   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q$Ol"K@  
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。 (pjmE7 `"P  
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。 afZPju"-  
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。 zq5_&AeW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )^&)f!f  
B`4[@$  
template < typename T > %-4e8d74/  
struct result_1 GZN@MK*co  
  { +"] 'h~W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8elT/Wl  
} ; iK"j@1|  
`f^`i~c\  
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: n]B)\D+V^  
sv^; nOAc  
template < typename T > T_}\  
struct   ref vR?L/G^.  
  { fuH Dif,  
typedef T & reference; XKsG2>l-W  
} ; Z v=p0xH  
template < typename T > ]'aG oR  
struct   ref < T &> *4zVK/FJ  
  { "z }bgy  
typedef T & reference; r[$Qtj Q  
} ; FVsNOU  
z^4\?R50yO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^yRCR] oT  
WPE@yI(  
template < typename T > ubhem(p#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oh;F]*k6  
  { 55oLj.l^j  
  return l(t) = r(t); KG#|Cq  
} is}Fy>9i  
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。 ?.A6HrAPB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )_EobE\  
,>(M5\Z/c  
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 H[x9 7r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ji( S ?^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D0QXvrf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t:M({|m Y  
最后的布局是: gWS4 9*O  
                Add (6\A"jey\x  
              /   \ ,ASY &J5)7  
            Divide   5 $^7 &bQ  
            /   \ cQPH le2  
          _1     3 T6H"ER$  
似乎一切都解决了?不。 ,)L.^<  
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。 &TbnZnv  
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。 !wrl.A/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: Dz)bP{iq"  
oRu S_X  
template < typename Right > i6m;2 UAa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U(./LrM05  
Right & rt) const kX1hcAa  
  { 1'_OM h*;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t*Q12Q  
} 'd?8OV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PfrW,R~r  
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。 JsPuxu_  
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。 kd \G>  
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。 .yWdlq##  
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。 Fr%KO)s2  
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? uR"]w7=  
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: +[2lS54"W4  
`bC_J,>_  
template < class Action > u gfV'  
class picker : public Action A)7'\JK7b  
  { dbZPt~S'$  
public : Q|G[9HBI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '`o+#\,b^%  
  // all the operator overloaded kLD)<D  
} ; ;pB?8Z  
R4qk/@]t  
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。 DTIy/  
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: G8oQSo;D  
\+Cp<Hv+  
template < typename Right > I3s}t$`y(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8'cDK[L  
  { 3YT _GW{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'ZDa*9nkF  
} Dkdm~~Rr  
\aW5V:?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jA]xpf6}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 v5$zz w  
A`r&"i OKA  
template < typename T >   struct picker_maker f CVSVn"o  
  { jN {ED_  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  b'{D4/  
} ; YT:5J%"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .HtDcGp  
  { 9Pb0Olh  
typedef picker < T > result; vOP[ND=T  
} ; ohh 1DsB  
OQsH,'  
下面总的结构就有了: =q"3a9 pb7  
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。 yz+r @I5  
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。 uC;@Yi8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ss2:8up 99  
至此链式操作完美实现。 /n_HUY  
Y.C*|p#  
QnGJ4F  
七. 问题3 }M~AkJL  
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。 ]jYl:41yI  
dvj`%?=  
template < typename T1, typename T2 > <n`|zQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "M*\,IH  
  { `H|g~7KD&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I%s/h4x^B[  
} QTyl=z7  
$ `ho+  
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: . }1!MK5  
jf2E{48P  
template < typename T1, typename T2 > 3~S~)quwP  
struct result_2 Yp;x  
  { "{:*fI;!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7vWB=r>5@  
} ; ~gAx  
HYY|) Wo  
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? (C:rH  
这个差事就留给了holder自己。 ;}PL/L$L6;  
    N,1wfOE  
/;>EyWW  
template < int Order >  6$Dbeb  
class holder; PQs9@]w[  
template <> ~>EVI=?  
class holder < 1 > >]`x~cE.5  
  { C^~iz in  
public : BxG;vS3>*e  
template < typename T > `<Ftn  
  struct result_1 k{#:O=  
  { ~& l`"  
  typedef T & result; 3A9|{Vaz+6  
} ; {!4%Z9G  
template < typename T1, typename T2 > aD:+,MZ  
  struct result_2 aqN.5'2\  
  { 5Tu.2.)N  
  typedef T1 & result; _96&P7  
} ; WV% KoM,%  
template < typename T > &0"`\~lA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BKTsc/v2>:  
  { Psv!`K  
  return (T & )r; prWid3}  
} 'SY &-<t(  
template < typename T1, typename T2 > l%IOdco#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ?b0\[  
  { (o|E@d  
  return (T1 & )r1; MoA{ /{  
} WAEKvM4*i0  
} ; qRFN@ID$  
ev3x*}d0  
template <> wfdFGoy(  
class holder < 2 > s6$3[9Vh&9  
  { Y:a(y*y<  
public : ^#4s/mdVO  
template < typename T > x0d+cSw  
  struct result_1 'tbb"MEi4  
  { 76m[o  
  typedef T & result; YJy*OS_&  
} ; HT&0i,`  
template < typename T1, typename T2 > zxh"@j$?  
  struct result_2 = `^jz}  
  { =~h54/#[I  
  typedef T2 & result; s*IfXv  
} ; 6~}H3rvO}  
template < typename T > EDo (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |h7v}Y  
  { H07j&  
  return (T & )r; |}`5< a!6U  
} (TE2t7ab|M  
template < typename T1, typename T2 > =T-w.}27O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u!i5Q  
  { X=3@M_Jzo  
  return (T2 & )r2; #^ 9;<@M  
} cC4T3]4l'  
} ; Zx_m?C_2_  
coWBKWF  
ff#-USK^R  
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> >。 cabN<a l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^6+x0[13  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #jX>FXo  
@I&"P:E0F;  
return l(i, j) = r(i, j); =Wf@'~K0k"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E ( @;p%:  
F MVmH!E  
  return ( int & )i; oo!g?X[[  
  return ( int & )j; qo@dFKy  
最后执行i = j; /Uc*7Y5j  
可见,参数被正确的选择了。 |$PLZ,  
ng*%1;P  
=r~. I  
z m'jk D|  
! Cl/=0$[L  
八. 中期总结 +2SX4Kxu  
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: Iqsk\2W]a3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aW"!bAdx`,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  zjA/Z(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c #kV+n<  
*3$,f>W^  
HhvG#Sam!  
{<kG{i/  
z(3"\ ^T  
8|({ _Z  
九. 简化 x/=j$oA  
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。 j;)6uia*A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qedGBl&  
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: |Z ,G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +&OqJAu  
  +-*/&|^等 $1+K}tP  
2. 返回引用。 5F"?]'*/  
  =,各种复合赋值等 Z+"&{g  
3. 返回固定类型。 N^+ww]f?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6mdnEmFM]  
4. 原样返回。 &r%*_pX  
  operator, ^{:jY, ?]  
5. 返回解引用的类型。 iIE(zw)H  
  operator*(单目) <^U(ya  
6. 返回地址。 %7msAvbk  
  operator&(单目) >|)0Amt  
7. 下表访问返回类型。 [.X%:H+  
  operator[] FE}!bKh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KeB4Pae|V  
  operator<<和operator>> 4MJzx9#  
(x qA.(F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Jj:6 c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |8 bO5l:  
{ah=i8$  
template < typename Left > * Xoscc  
struct value_return It4z9Gh  
  { R`2A-c  
template < typename T > L]d@D0.Z  
  struct result_1 N;'HR)  
  { s.`d<(X?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T3./V0]\I  
} ; G%!\ p:w  
vo(NB !x$  
template < typename T1, typename T2 > |QLX..  
  struct result_2 aMQjoamz  
  { / w M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N?;o_^C  
} ; U@MP&sdL  
} ; k-V I9H!,  
jJ!-hg4?]  
).C!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ex \W]5  
H@E" )@92  
下面我们来剥离functor中的operator() _}OJPahw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GQ2PmnV +  
@b\ S.  
return l(t) op r(t) .vS6_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;9 ,mV(w  
return op l(t) HhmVV"g  
return op l(t1, t2) vt@Us\fI  
return l(t) op `t0f L\T  
return l(t1, t2) op Q)`gPX3F  
return l(t)[r(t)] uxyTu2L7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H'{?aaK|t  
[!@oRK=~  
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: :z.Y$]F@  
单目: return f(l(t), r(t)); RR!!hY3 K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]<T8ZA_Y;  
双目: return f(l(t)); l(,;wAH  
return f(l(t1, t2)); ;{f??G  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZuvPDW%  
V.ji _vX  
struct meta_divide ] 5v4^mk  
  { `n`"g<K)Q  
template < typename T1, typename T2 > 'd #\7J>d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _/}Hqh  
  { & 8' (  
  return t1 / t2; Y#&0x_Z  
} U`8 |9v  
} ; G4Kmt98I  
D2</^]3Su  
这个工作可以让宏来做: +Y)#yGUn  
i*CQor6|z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F|l`YtZZd  
template < typename T1, typename T2 > \ =6L*!JP<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `{U%[$<[W  
以后可以直接用 y[p$/$bgC5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ml.;wB|  
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 #M?F^u[  
(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。。。) LxlbD#<V  
7~"(+f  
J+b!6t}mZn  
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 KO"Jg-6r|  
QW~5+c9JJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U2V^T'Y[  
class unary_op : public Rettype g[s\~MF@s  
  { Z-SwJtWk  
    Left l; *SkiFEoD  
public : B9e.-Xaf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |Vwc/9`t]>  
oWDSK^  
template < typename T > -/UXd4S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R+E_#lP_$  
      { DVl[t8K!  
      return FuncType::execute(l(t)); W&e'3gk_  
    } "65||[=8  
*:9 >W$0u  
    template < typename T1, typename T2 > H 5U x.]y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .vN%UNu  
      { SgpZ;\_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >AQ) x  
    } (@ fa~?v>@  
} ; `M?v!]o  
e)HhnN@  
1iJ0Hut}d  
同样还可以申明一个binary_op Y  .  
dXiE.Si  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1xO!w+J#  
class binary_op : public Rettype A{z>D`d  
  { 3+(yI 4  
    Left l; ]eYd8s+  
Right r; xN`r4  
public : aGB0-;.t7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JFRpsv  
=Y &9 qt  
template < typename T > ?aFr8i:)M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BFMS*t`  
      { 5 [ ,+\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0{?: FQ#  
    } (@)2PO /  
q]"2hLq  
    template < typename T1, typename T2 > F1gt3 ae  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <rX \LwR  
      { =6cyE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -(\1r2 Y  
    } HKTeqH_:  
} ; [x!i* rW3  
(;0$i?3\  
euV$2Fg  
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 @s%X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i}PK $sa#c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?}'N_n ys  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J?UA:u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [)#u<lZ<~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 e9CP802#2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m$fQ`XzU  
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) h@*lWi2K7  
下面是修改过的unary_op qDnCn H  
nnt8 sf@\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i`[#W(m  
class unary_op bz{^h'  
  { PXw| L  
Left l; k"">2#V  
  I&L.;~  
public : U^%9 )4bj  
rO/a,vV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "^;#f+0  
P<%v +O  
template < typename T > -xJX_6}A  
  struct result_1 iv:,fkwG  
  { {(rf/:X!p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X*pZNz&E  
} ; tg~A}1o`0  
7\IL  
template < typename T1, typename T2 > j~Q}F|i8  
  struct result_2 A LXUaE.  
  { DH5bpg&T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b,#`n  
} ; 8y$5oD6g9  
gU l1CH&  
template < typename T1, typename T2 > f:]u`ziM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WgE@89  
  { NW z9C=y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N 0+hejz  
} Da-u-_~  
B@ -|b  
template < typename T > hZcmP"wgC1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \B_i$<Sz  
  { zhNQuK,L  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0|g[o:;fl_  
} WtIMvk  
}N?g|  
} ; ?TDvCL  
?RHn @$g8M  
'X9AG6K1  
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 C(G(^_6  
好啦,现在才真正完美了。 6N"m?g*Z d  
现在在picker里面就可以这么添加了: rwy+~  
rfYP*QQY  
template < typename Right > <mL%P`Jj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C 8N%X2R  
  { C1b*v&1{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z. 'Fv7  
} $; ?c?n+  
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。 w4UD/zO  
>w9sE8i  
Q|?'(J+  
W!t{rI72  
iQqqs`K  
十. bind tww=~!  
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。 $]C=qM28-  
先来分析一下一段例子 le.anJAr  
:vpl+)n  
tZbFvk2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6,X+1EXY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C,fY.CeI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Pb#P`L7OB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vm8$:W2 }  
我们来写个简单的。 !v0"$V5+i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "# !D|[h0  
对于函数对象类的版本: CphFv!k'Z  
_ Hc%4I  
template < typename Func > ;`DD}j`  
struct functor_trait Xh?4mKgu  
  { "Ht'{&  
typedef typename Func::result_type result_type; 1w`2Dt  
} ; 5$kdgFq(  
对于无参数函数的版本: J96uyS*  
:_v!#H)  
template < typename Ret > @OzMiN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Hfh!l2P  
  { fN@{y+6  
typedef Ret result_type; [ 7g><  
} ; >%u@R3PH]  
对于单参数函数的版本: AotCX7T2T  
6#U^< `  
template < typename Ret, typename V1 > /'ZKST4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ow/U   
  { \8{\;L C  
typedef Ret result_type; 1c$vLo832  
} ; J/ vK6cO\  
对于双参数函数的版本: A{N\)  
eNbpwne  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2VA!&`I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [KSH~:h:NR  
  { )qv2)a!H  
typedef Ret result_type; /N6}*0Ru  
} ; Xd3}Vn=  
等等。。。 $#e1SS32  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0]B(a  
8#w)X/  
template < typename Func > 7b,(\Fm  
struct func_return ZIDbqQu  
  { _|A+ ) K  
template < typename T > FH8k'Hxg  
  struct result_1 {WQq}-(  
  { ygzxCn|#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s9@Sd  
} ; .fp&MgiQ  
Xh F _]  
template < typename T1, typename T2 > D<>@ %"%  
  struct result_2 XRxj  W  
  { `:p1&OS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5wv fF.v  
} ; BEUK}T K4  
} ; >&Y-u%}U  
V%*b@zv  
x6W `hpL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1_hW#I\'  
9%tobo@J~n  
template < typename Func, typename aPicker > ?s2^zT  
class binder_1 2:SO_O4C  
  { v+xB7w  
Func fn; '#.#$8l  
aPicker pk; Ls}7VKl'   
public : l$XPIC~H  
Rko M~`CT  
template < typename T > XKS8K4"  
  struct result_1 pr&=n;_ n  
  { /<{:I \<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dd,2;#_  
} ; 5)UQWnd5  
;wHCj$q  
template < typename T1, typename T2 > > ' i  
  struct result_2 e#S0Fk)z  
  { Z"y=sDO{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?6"{!s{v  
} ; %\Wf^6Y^  
]rN#B-aAr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c{Ou^.yR  
WQ6"0*er  
template < typename T > ba@ctkCW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _zMgoc7  
  { =Vw 5q},3  
  return fn(pk(t)); 69G`2_eKCp  
} oD.r `]k  
template < typename T1, typename T2 > `$TRleSi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Xtn k  
  { 3\:y8|  
  return fn(pk(t1, t2)); 'hqBo|  
} ,xfO;yd  
} ; B*3Y !!  
gckI.[!b  
@~ETj26U'  
一目了然不是么? y[?-@7i  
最后实现bind V[nQQxWp=  
T~4N+fK  
OLC{iD#  
template < typename Func, typename aPicker > 7.g [SBUOG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t2BL( yB  
  { 2RM+W2!!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _iV]_\0W2  
} $O)3 q $|  
?OlV"zK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7msAhz  
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。 $F'>yop2b  
DA&?e~L&H  
十一. phoenix m P'^%TE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hr GH}CU"  
@]aOyb@  
for_each(v.begin(), v.end(), "vZ!vt#'Y  
( Pr ]Ka  
do_ TuDE@ gq(  
[ D BE4&  
  cout << _1 <<   " , " Yz$3;  
] $%R$ G`.KM  
.while_( -- _1), &<RpWAk{  
cout << var( " \n " ) ~m^ #FJu  
) Xx:F)A8O  
); {gbn/{  
L;Z0`mdz  
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: :Bu2,EL*O  
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 L|@y&di  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <FI-zca  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ma'FRt  
!V 2/A1?  
sZGj"_-Hzu  
template < typename Cond, typename Actor > B=8Iu5m  
class do_while GVHV =E  
  { ^z6_Uw[  
Cond cd; jh2t9SI~  
Actor act; 4;`oUt'.  
public : V'*~L\;pU  
template < typename T > !`41q=r  
  struct result_1 l>*"mh  
  { y\dEk:\)  
  typedef int result_type; %\|'%/"`2(  
} ; o6 E!IX+  
R218(8S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B/~%h|  
&`0/CV  
template < typename T > YW u cvw&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4lhw3,5  
  { @Z>ZiU,^  
  do I$N8tn+E  
    { t58e(dgi  
  act(t); <Rh6r}f  
  } r}[7x]sP  
  while (cd(t)); J:&[ 59  
  return   0 ; WOuEWw=  
} ] e. JNo  
} ; ^uv<6  
mKo C.J  
Vq;dJ%sY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4vBL6!z:Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~ .;<  Bj  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;JZS^Wa  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -46C!6a  
下面就是产生这个functor的类: J+d1&Tw&  
ok|qyN+  
Z R/#V7Pj  
template < typename Actor > fd-q3 _f  
class do_while_actor OO[F E3F  
  { z~`b\A,$  
Actor act; b#7{{@H  
public : UG=K|OXWJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a7N!B'y  
3Zi@A4Wu  
template < typename Cond > k'0Pi6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -B86U6^s  
} ; ^%O]P`$  
xhcK~5C  
ZXm/A0)S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y ')x/H  
最后,是那个do_ 0}_[DAd6  
giz7{Ai  
gz3pX#S  
class do_while_invoker x c{hC4^V  
  { x?&$ci  
public : ,}K<*t[I  
template < typename Actor > [jmd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bw\@W{a%q  
  { O)vp~@ |  
  return do_while_actor < Actor > (act); b0oMs=uBn  
} -[-wkC8a  
} do_; B(M6@1m_  
..rOsg{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "~'b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =:~R=/ZXk  
最后来说说怎么处理break和continue 7hsGua  
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。 jy'13G/b\  
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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