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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda + 33@?fl.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZAUQJS 91E  
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, ;._7jFj.  
8&~~j7p,  
no] z1D  
wUQw!%?>  
  class filler 0iK;Egwm  
  { TJ'[--  
public : +$(2:S*r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K+8-9$w6  
} ; Q7C;1aO  
%4 XJn@J  
EG0auzW?  
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: J9Ou+6u(  
9,_mS{+B  
] GTAq  
ivz>dJ?T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :ORR_f`>  
}kK[S|XVO  
4e;y G>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GbA.UM ~  
WN5`;{\  
bi&*9K0  
W4U@%b do  
二. 战前分析 UybW26C;aU  
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。 pY~,(s|Qb  
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 b0A1hb[|  
T<@cd|`  
Fxqp-}:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n?ctLbg  
  /* --------------------------------------------- */ ~$f;U  
vector < int *> vp( 10 ); E55t*^`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !\#_Jw%y  
/* --------------------------------------------- */ a/U2xq{x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PN<C=gAe  
/* --------------------------------------------- */ G4;3cT3'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aKlUX  
  /* --------------------------------------------- */ ;?~$h-9)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1q3( @D5~+  
/* --------------------------------------------- */ R:AA,^Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *"98L+  
>,gvb5  
=rQP[ICs!  
3 M10fI?  
看了之后,我们可以思考一些问题: f%)zg(YlO  
1._1, _2是什么? $GQ-(/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z%7SrUj2  
2._1 = 1是在做什么? rVa?JvDO=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |?,[@z _,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7`H 1f]d  
X_G| hx  
j:&4-K};Z`  
三. 动工 |*X*n*oI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K+)%KP  
+ "}=d3E6  
q4$+H{xB  
jWO/ xX  
template < typename T > GK}'R=   
class assignment M9f?q.Bv  
  { !k(_PM  
T value; %Lrd6i_j  
public : f0SAP0M3  
assignment( const T & v) : value(v) {} T<joR R  
template < typename T2 > 0T5=W U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =!UR=Hq  
} ; /.eeO k  
nL}5cPI  
<0.$'M~E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KZ e)K_1[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tYqs~B3  
%tt%`0  
J3b4cxm  
.E~(h*NW  
  class holder nGf);U#K  
  { u@P[Vb   
public : omf  Rs  
template < typename T > cZ+7.oDu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L~/qGDXC?  
  { qxMnp}O  
  return assignment < T > (t); >x@P|\  
} c<BO gNr  
} ; XC3Kh^  
'[(nmx'yVJ  
M4LktR-[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Gy Qm/I  
}Y1>(U  
  static holder _1; w_4]xgS:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s;YKeE!8  
W"xP(7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NO K/<_/  
而不用手动写一个函数对象。 >71&]/Rv  
& &<9p;E  
O^I[ (8Y8  
KZ:8[d  
四. 问题分析 /<3<. ~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 geefnb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 fKa\7{R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xg{HQQ|TC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j?|* LT$%7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hc$@J}`  
~Z lC '  
五. 问题1:一致性 '7B"(dA&C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Bl1Z4` 3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rn:!dV[  
8g7,2f/ }  
struct holder kK~IwA  
  { rt+..t\  
  // do>"[RO  
  template < typename T > ?68uS;  
T &   operator ()( const T & r) const |__=d+M'  
  { QldzQ%4c\  
  return (T & )r; d( *fy}  
} I#FF*@oeM  
} ; td-3h,\\  
? {F{;r  
这样的话assignment也必须相应改动: -,":5V26  
i"^<CR@e  
template < typename Left, typename Right > baoD(0d  
class assignment ]`w}+B'/  
  { dd7 =)XT+  
Left l; 2#/p|$;Ec'  
Right r; 2$zU&p7sV  
public : YY4-bNj[p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b}zBn8l  
template < typename T2 > VLg EX4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *Wb=WM-.  
} ; >^"BEG9i:  
M`,XyIn  
同时,holder的operator=也需要改动: "!Rw)=7O  
^!;=6}YR  
template < typename T > bYh9sO/l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zyN (4  
  { g>7Y~_}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {lzG*4?  
} a%J6f$A#  
OalP1Gy  
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。 FX,$_:f6Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _8h8Wtif  
bn 4 &O  
return l(rhs) = r; c 8QnN:n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -Ubj6 t_K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '3kcD7  
#DP7SO  
template < typename Tp > 2Q$\KRE  
class constant_t GG'Sp53GE  
  { 7-9;PkGG.A  
  const Tp t; =!-5+I#e  
public : ^4`&EF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _& 4its  
template < typename T > ^ZQCIS-R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LE c8NQs  
  { DQ=N1pft2v  
  return t; A@$fb}CF  
} s5Fr)q// !  
} ; FyEDt@J  
%N~C vN@T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >3 Ko.3&  
下面就可以修改holder的operator=了 n'64;J5  
iM64,wnA  
template < typename T > .:;fAJPf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {u 30r c"  
  { Wm6dQQ;Bj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )hL^+Nn bR  
} ^w6eWzI  
5urE  
同时也要修改assignment的operator() Y%v P#>h  
2Yyb#Ow  
template < typename T2 > %9c|%#3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +6%7C C6  
现在代码看起来就很一致了。 l6B.6 '4)w  
T~Yg5J  
六. 问题2:链式操作 W<gD6+=8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TJ2/?p\x  
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。 Tj,Nmb>Q7'  
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。 g+Ph6W  
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。 h1%y:[_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?\yB)Nd y  
:2q ?>\  
template < typename T > p\ txlT  
struct result_1 AZ8UXq  
  { pa] TeH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -v*x V;[  
} ; gv` h-b  
|z7dRDU}]  
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: c=t*I0-OVS  
Z oTNm  
template < typename T > urxqek  
struct   ref w?ai,Pw  
  { `p"U  
typedef T & reference; V/UB9)i+  
} ; ._BB+G  
template < typename T > <jL#>L%%  
struct   ref < T &> $u,G Vq~  
  { "=`~iXT{e  
typedef T & reference; A[Cg/ +Z  
} ; w:tGPort  
DM/hcY$MW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dt.-C_MO  
zlX! xqHj  
template < typename T > p[P[#IeL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GHrBK&  
  { |2UauTp5yK  
  return l(t) = r(t); HU3Vv<lz  
} /lUk5g^j  
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。 /Y^7Rl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c20|Cx2m  
.5k^f5a  
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 xDe47&qKM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]EX--d<_`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7+] F^ 6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y84XoDQ  
最后的布局是: 2vXGO|W  
                Add uk{J@&F  
              /   \ y%g`FC   
            Divide   5 ;G$)MS'nB  
            /   \ 9l=Fv6  
          _1     3 }moz9a  
似乎一切都解决了?不。 #y`k$20"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e6es0D[>5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 - coy@S=.'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K#U{<pUP  
?',}? {"c  
template < typename Right > Gm*Uv6?H?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ht$ WF  
Right & rt) const |=OpzCs  
  { r?XDvU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C_89YFn+  
} z5I^0'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K \m4*dOv  
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。 6NKF'zh  
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。 8|_K  
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。 z7$}#)Z7  
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。 g BH?l/  
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? <e^6.!;W  
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: bAdAp W  
u p7 x)w:  
template < class Action > )muv;Rf`e5  
class picker : public Action ees^O{ 8  
  { ?-M)54b\  
public : Cg?I'1]o6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K;kLQ2)  
  // all the operator overloaded /T4VJ{D  
} ; }W)Mwu'W  
_/8y1) I  
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。 .k|-Ks|d|  
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: ^K*~ <O-  
j!"iYtgV  
template < typename Right > \c'%4Ao  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0I6499FQ  
  { _fe0,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CYMM*4#  
} ]qF<Zw7  
%G^(T%q| m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4I+.^7d  
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。 k.h^ $f  
olslzXn7o  
template < typename T >   struct picker_maker 8:BQHYeJK  
  { oO}>i0ax*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X$ejy/+.  
} ; 3 pHn_R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U &f#V=Rg  
  { >dcqPNDg1^  
typedef picker < T > result; 1_XO3P\  
} ; nN!vgn j  
^S:cNRSW"  
下面总的结构就有了: <(ubZ  
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。 sd]0Hx[  
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。 ($,iAb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /:Rn"0   
至此链式操作完美实现。 CrT2#h 1#  
'G3+2hah  
KX$qM g1j  
七. 问题3 B1up^(?  
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。 o4U]lK$  
0fZ:")&4,  
template < typename T1, typename T2 > Y|Nfwqz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a'o}u,e5  
  { ,OFq'}q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z1)$  
} s n=zh1 A  
W'm!f  
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: ye56-T  
Kn3YI9  
template < typename T1, typename T2 > $&c<T4$d  
struct result_2 Cw@k.{*7,  
  { DHSU?o#jY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KLj4 LOs  
} ; 8-W"4)@b  
Uv#>d}P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? H ,01o5J  
这个差事就留给了holder自己。 j P{:A9T\  
    ]wJ}-#Kx  
ZJ)3GF}4  
template < int Order > `S uS)RhA)  
class holder; e@6RC bj  
template <> 8b8e^\l(  
class holder < 1 > {-:4O\/  
  { wi![0IE )  
public : [w+yQ7P  
template < typename T > 9;r48)5  
  struct result_1 u)N2  
  { ptnMCF  
  typedef T & result; sj?`7kg  
} ; /7!_un9  
template < typename T1, typename T2 > >;T$#LZ  
  struct result_2 g>d7%FFn}  
  { 1oXz[V  
  typedef T1 & result; YqK+F=0  
} ; &/z+A{Hi  
template < typename T > Z{8exym  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 60.[t9pk6  
  { d;*OO xQV  
  return (T & )r; jb#1&L 14  
} |*/uN~[  
template < typename T1, typename T2 > w%%6[<3%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QE`:jxyad  
  { ~ 4p]E'b  
  return (T1 & )r1; $cp16  
} FB?q/ _  
} ; c %6 @ z  
Y`E {E|J  
template <> Xs.$2  
class holder < 2 > &mO/u= u  
  { 6&/ Ew4 e  
public : P@o,4\;K  
template < typename T > y^0HCp{  
  struct result_1 {+9^PC_hm;  
  { cQUH%7m  
  typedef T & result; fwar8 i1  
} ; C.Wms}XA  
template < typename T1, typename T2 > i`ZHjW~`  
  struct result_2 ?[NTw./'7A  
  { XSL t;zL:  
  typedef T2 & result; +S:u[x  
} ; dvrvpDoE.  
template < typename T > 5Xq.=/eX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8k*  
  { hSLwiX~  
  return (T & )r; 9~Y)wz  
} [TpA26#TTO  
template < typename T1, typename T2 > tDuUAI54  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CBz(hCaI  
  { f6dE\  
  return (T2 & )r2; cN[ q)ts  
} 8as$h*W h  
} ; JaB tX'  
Rd;~'gbG  
%Hl:nT2M  
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> >。 3=G5(0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y~#R:&d"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hz;jJ&S  
&zg$H,@Qp  
return l(i, j) = r(i, j); v3VLvh 2)n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \M3NasZ  
b> >=d)R  
  return ( int & )i; A{u\8-u  
  return ( int & )j; ?*MV  ^IY  
最后执行i = j; ,~ia$vI}R  
可见,参数被正确的选择了。 "\R@l Ux.Y  
]w&?k:y>  
t Sh}0N)  
fs)q7 7g  
G74a9li@  
八. 中期总结 ]'bQ(<^#  
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: nfCd*f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zei9,^ C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b|V4Fp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D^T7pO  
BSq;R G(  
`hQ!*f6  
aLyhxmn ^)  
d q+7K  
 4.Jaw+  
九. 简化 HnKF#<  
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。 >R'VY "\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 19YJ`(L`x  
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: VgC9'"|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;29XvhS8  
  +-*/&|^等 D+vl%(g  
2. 返回引用。 $M8>SLd  
  =,各种复合赋值等 ^w.(*;/  
3. 返回固定类型。 #mz,HK0|aC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ws}kb@5  
4. 原样返回。 "< hx  
  operator, f >, Qhl  
5. 返回解引用的类型。 #uRq] 'P  
  operator*(单目) >-./kI "  
6. 返回地址。 -T>wi J  
  operator&(单目) `QyALcO   
7. 下表访问返回类型。 J1v0 \  
  operator[] lLwQridFXh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \`iW__  
  operator<<和operator>> r+W 8m?oi  
9rvxp;  
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。 KohQ6q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *"9)a6T t+  
jP7+s.j>  
template < typename Left > %imBGh  
struct value_return S|5lx7  
  { HDae_.  
template < typename T > .WPR}v,.Z  
  struct result_1 ]&tr\-3  
  { 7.1E mJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V2sB[Mw  
} ; k`J..f9  
\kJt@ [w%  
template < typename T1, typename T2 > 3M:B?2  
  struct result_2 3S2p:\]  
  { !6 fpMo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &.bR1wX  
} ; m^u&g&^  
} ; "GC]E8&>H  
PAWr1]DI  
)GT?Wd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *t-A6)2  
+>9^])K|  
下面我们来剥离functor中的operator() -~GJ; Uw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %K f . F  
Hn'2'Vu  
return l(t) op r(t) t-gNG!B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hq[ gj?P  
return op l(t) nJ0eZBgB]  
return op l(t1, t2) z o))x(  
return l(t) op 1NHoIX  
return l(t1, t2) op :8!3*C-=  
return l(t)[r(t)] E1 gTrMo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {3p7`h~  
qYiK bzy  
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: PC(iqL8r  
单目: return f(l(t), r(t)); `]I5WTt*X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z?> y  
双目: return f(l(t)); M,! no  
return f(l(t1, t2)); vz_g2.7l\  
下面就是f的实现,以operator/为例 W%<]_u[-}  
0-; P&m!!  
struct meta_divide ~ z&A  
  { E#F9<=mA)  
template < typename T1, typename T2 > H5MAN,`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) # yRA. ;  
  { ?)QBJ9F  
  return t1 / t2; W[Ew6)1T  
} AT'$VCYC(  
} ; +jZg%$Q!#  
6rCP]YnF  
这个工作可以让宏来做: )KhVUFS1  
+6Fdi*:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &)}:Y!qiu  
template < typename T1, typename T2 > \ o*ED!y7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8q[WfD  
以后可以直接用 (GOrfr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "?(Fb_}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 \kGtYkctZ  
(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。。。) 7tO$'q*h  
nVA'O  
|}y}o:(  
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 dX}dO)%m{  
YhK/pt43C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IMw)X0z  
class unary_op : public Rettype %1+~(1P  
  { N}<U[nh'  
    Left l; .wOLi Ms  
public : JkDZl?x5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Mhdw}  
W_n.V" hN  
template < typename T > V>j`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f9=X7"dzP  
      { )KQv4\0y<  
      return FuncType::execute(l(t)); uB"m!dL  
    } BU{ V,|10a  
.wn_e=lT  
    template < typename T1, typename T2 > tpzdYokh >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RKb3=} *C  
      { !PTbR4s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (G!J==  
    } q x }fn/:  
} ; 0c6AQP"=V  
#;\;F PuZ  
`%I{l  
同样还可以申明一个binary_op ##ea-"m8  
*K)53QKlE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6]49kHgMhe  
class binary_op : public Rettype eL4@% ]o  
  { "T[jQr  
    Left l; 69[k ?')LM  
Right r; n.>'&<H>9  
public : \-id[zKb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T0)y5  
? NK} q\$  
template < typename T > fT~<C {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )F2tV ]k\  
      { = +\oL!^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KTJ $#1q  
    } Q*{ 2  
,IB)Kk2  
    template < typename T1, typename T2 > ~m&oa@*=y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zX Pj7K*  
      { [cs8/Q8+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3goJ(XI  
    } B\w`)c  
} ; H;L&G|[  
z:7F5!Z  
EmoU7iy  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ->{WO+6(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CU&,Kq@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "7/YhLq7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [=!MS?-G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^: j:;\;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TC}u[kM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ro$XbU)  
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) Lj,%pzJ  
下面是修改过的unary_op >GRuS\B  
( mMz]b5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0~+ k  
class unary_op 'm:B(N@+  
  { g"f^YEQ_  
Left l; #O ]IXo(5z  
  4(IP  
public : PS1~6f"D  
5E=Odep`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J n/=v\K@  
rJwJ5U  
template < typename T > ?Fv(4g  
  struct result_1 X9wi:  
  { #YdU,y=B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x$I>e  
} ; M?lr#} d  
AR^Di`n!  
template < typename T1, typename T2 > " Xc=<rX  
  struct result_2 3\ed4D  
  { SF7 Scd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nx'j+>bz>y  
} ; i=@*F$,  
Sa5y7   
template < typename T1, typename T2 > (ShJ!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C? S%fF  
  { [E1I?hfJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2t<CAKBB  
} 5N0H^  
8pk">"#s  
template < typename T > YR2/`9s\QJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,H8P mn?  
  { (B5G?cB9  
  return OpClass::execute(lt(t)); v3Kqs:"\  
} ~7g6o^A>  
d|3[MnU[a  
} ; Zlhr0itf  
[PT}!X7h  
?fG Y,<c  
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 D@e:Fu1\R  
好啦,现在才真正完美了。 `KN{0<Ne  
现在在picker里面就可以这么添加了: -[z;y73]t  
`fXcW)  
template < typename Right > kmwFw>#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wp $\>  
  { V! p;ME  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hI$an%Y(  
} o'G")o  
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。 c{[WOrA~#  
H|]Q;,C  
NeH^g0Q2,g  
LvS`   
S:wmm}XQ  
十. bind A#}IbcZ|b  
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。 B^Vb=* QRo  
先来分析一下一段例子 YRFM1?*  
R/=yS7@{)  
/1YqDK0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *5^h>Vk/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HjrCX>v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nL9m{$Zv  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +u7mw<A 8  
我们来写个简单的。 k# /_Zd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %j yLRT]H  
对于函数对象类的版本: 3LG)s:p$/  
qbjRw!2?w  
template < typename Func > cOcm9m#  
struct functor_trait k7?(I U  
  { "Mth<%i  
typedef typename Func::result_type result_type; uTQ/_$  
} ; ,Ao8QN  
对于无参数函数的版本: v q|W&  
c}QjKJ-c  
template < typename Ret > uv,t(a.^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L49`=p<  
  { I_Q'+d  
typedef Ret result_type; ws@;2?%A  
} ; *g7dB2{  
对于单参数函数的版本: KdUmetx1  
mDtD7FzJ  
template < typename Ret, typename V1 > )tB mSVprl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;L|%H/SH  
  { %A04'dj`zQ  
typedef Ret result_type; ~Os~pTo  
} ;  QHOem=B  
对于双参数函数的版本: C;_10Rb2ut  
-rUn4a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7tJPjp4l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^J?I-LG  
  { bUt?VR}P(  
typedef Ret result_type; DJhi>!xJ  
} ; b2hB'!m  
等等。。。 dF"Sz4DY#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k/Z}nz   
V#zDYrp  
template < typename Func > ht ` !@B  
struct func_return \xwE4K  
  { +c?1\{M   
template < typename T > XDU&Z2A  
  struct result_1 [/xw5rO%  
  { lj(}{O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KnKV+:"  
} ; 7Q2"]f,$CQ  
\f .ceh;!  
template < typename T1, typename T2 > bmFnsqo  
  struct result_2 >J+hu;I5  
  { zxY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z3)1!|#Q  
} ; >zVj+  
} ; QOMh"wC3  
{'T=&`&OF  
Q u{#4qToA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1t6VS 3  
5\lOZYHX  
template < typename Func, typename aPicker > mJp)nF8r~  
class binder_1 qdWsP9}q  
  { /aP4'U8ov  
Func fn; \^i/:  
aPicker pk; C[gy{40}  
public : CNQ>J`4  
yc?+L ;fN  
template < typename T > C[z5& x2  
  struct result_1 t[|^[%i  
  { q3n(Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )Z2HzjE  
} ; X H,1\J-S  
F<VoPqHq  
template < typename T1, typename T2 > Q0s!]Dk  
  struct result_2 N;Wm{~Zhb  
  { 8wMu^3r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &N.D!7X  
} ; D<78Tm x  
sE{A~{a`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} { <f]6  
LNOm"D?"  
template < typename T > %#7Yr(&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RX3P %xZ  
  { : A9G>qg  
  return fn(pk(t)); gP:mZ7  
} kdcr*7w  
template < typename T1, typename T2 > ]lV\D8#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PRa #; Wb  
  { B@U;[cO&  
  return fn(pk(t1, t2)); >,wm-4&E  
} bxLeQWr6  
} ; )2~Iqzc4  
Ev+m+  
Z:j6AF3;  
一目了然不是么? b=(?\  
最后实现bind QpbyC_:;$4  
p;$Vw6W=  
z]:{ruvH  
template < typename Func, typename aPicker > PZ06 _  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /Sy:/BQ  
  { d[eN#<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~;> psNy  
} 6HeZ<.d&  
m_ >+$uL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HY|=Z\l"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2B Dz \  
9O1#%  
十一. phoenix C{^U^>bU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HuzHXn)  
Gpv9~&  
for_each(v.begin(), v.end(), (CDwl,  
( XqX6UEVR4  
do_ 9[31EiT  
[ apFY//(yu  
  cout << _1 <<   " , " Uskz~~}G  
] :.u[^_   
.while_( -- _1), tgz  
cout << var( " \n " ) )4u6{-|A  
) AT$eTZ]M  
); Cp{ j+Ia  
Ky(=O1Ufu  
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: fg}&=r  
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 C 0@tMB7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y;n;7M<F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `q":i>FP2  
BTi:Bcv k  
vOMmsU F  
template < typename Cond, typename Actor > q3Tp /M.  
class do_while oVDqX=G  
  { ?2LRMh")$  
Cond cd; 98"/]ERJ  
Actor act; iPoh2  
public : n^kszIu~  
template < typename T > N!RkV\:X  
  struct result_1 U5_1-wV  
  { eksYIQZ]  
  typedef int result_type; &\[3m^L  
} ; =XbOY[  
PH$fDbC8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $d:>(_p=A  
"lU%Pm]>  
template < typename T > 9'tOF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ur*@TIvD  
  { (`nn\)  
  do 35>VCjCw0  
    { Ro1b (+H  
  act(t); ea7l:(C  
  } <S/`-/= 2  
  while (cd(t)); LY> -kz]  
  return   0 ; 8~q%H1[I\N  
} ;ndsq[k>  
} ; KNH.4A  ,  
z^xrB$8 u  
cU`sA_f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n+Bh-aV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fYv= yP~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F?>rWP   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _DlkTi5(w  
下面就是产生这个functor的类: 4|PNsHXt  
\*24NB  
1lAx"VL  
template < typename Actor > 7J:zIC$u>  
class do_while_actor @#wBK3Ut^  
  { Tno[LP,  
Actor act; kaK0'l2%  
public : 7soiy A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9t`   
 Xn<~ln  
template < typename Cond > #:C?:RMS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {OK+d#=  
} ; ^&nC)T<w  
: 5=E> !  
e7fA-,DV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S w<V/t  
最后,是那个do_ s*blZdP  
HkgmZw,  
X^pxu6nm-  
class do_while_invoker ,VtrQb)Yf  
  { oSDx9%  
public : Uwd^%x*  
template < typename Actor > =v (MdjwFl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^4D7sS;~3  
  { v\LcZt`}  
  return do_while_actor < Actor > (act); m@qM|%(0x  
} Qf?5"=:#  
} do_; 0H|U9  
ve#*qz Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lP9XqQ(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iymOq9  
最后来说说怎么处理break和continue JjH#,@'.  
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。 {u/G!{N$  
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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