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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p9j2jb,qy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |jyD@Q,4  
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, TZw['o  
lCJ/@)  
KBwY _  
#s|,o Im  
  class filler lcuqzX{7  
  { u~\ NL{  
public : ?/^{sW' |  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ad`=A V]  
} ; Jek3K&  
Ql? >,FZ  
F7U$ 7(I2G  
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: F{FSmUxzK  
JwcC9 O  
RgLkAHA  
Zl{ DqC^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); apv"s+  
Sbjc8V ut  
PAs.T4Av^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R6qC0@*  
2GJp`2(%dA  
AqjEz+TVt  
y.?Q  
二. 战前分析 ANXN.V  
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。 2>Sr04Pt  
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 vKTCS  
d?>pcT)G_  
. /~#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qaEWK0  
  /* --------------------------------------------- */ )/uCdSDIc  
vector < int *> vp( 10 ); {z7kW@c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a'B 5m]%  
/* --------------------------------------------- */ _>i<`k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?oQAxb&  
/* --------------------------------------------- */ [OQ+&\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mM-7 j z  
  /* --------------------------------------------- */ R1C2d+L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Zksow}%  
/* --------------------------------------------- */ <<+Hs/ ]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A:,R.P>`C  
*sq+ Vc(  
UszR. Z  
K]yUPx  
看了之后,我们可以思考一些问题: `d!~)D  
1._1, _2是什么? KAm$^N5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x*0mmlCb  
2._1 = 1是在做什么? S")*~)N@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .:2=VLujU  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gkz~x Qy1T  
x<h-F  
O%rt7qV"g2  
三. 动工 Tg/r V5@ka  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J_>nn  
5MS5 Q]/  
xI^nA2g  
z|sR `]K  
template < typename T > Fn*)!,)  
class assignment ~:):.5o  
  { &-4SA j  
T value; )*_n/^m  
public : h"ko4b3^'@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rb_+C  
template < typename T2 > ?8R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G,A;`:/  
} ; Wup%.yT~Ds  
Nzel^~  
FHbw &  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }ygxmb^@Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I=o/1:[-  
s&Ml1 A:  
<" F|K!Tz  
'EsdYx5C  
  class holder + u'y!@VV  
  { 7g&<ZZo  
public : 0} Lx}2  
template < typename T > >d#Ks0\&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6;hZHe'W  
  { +B-;.]L T  
  return assignment < T > (t); XyytO;X M-  
} ~Is-^k)y  
} ; s+E-M=d0e  
h,)UB1  
n%}Vd `c  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OQa;EBO  
-H AUKY@;5  
  static holder _1; bB"q0{9G-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qlIbnyP<  
Gt5'-Hyo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }[8Nr+y  
而不用手动写一个函数对象。 - ]Mp<Y  
IL N0/eH  
p/.[ cH  
AcxC$uh  
四. 问题分析  TrmU  
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。 _0=$ 2Y^  
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。 zHW}A `Rz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,.PmH.zjmR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #J)83  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R|O."&CAB  
PvB-Cqc  
五. 问题1:一致性 _4MT,kN  
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?| :h60  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |4A938'4j  
ck\gazo~q  
struct holder Yeb-u+23  
  { ctWH?b/ua  
  // x\2N @*I:  
  template < typename T > u!K5jqP  
T &   operator ()( const T & r) const =K\.YKT  
  { =}Xw}X+[WY  
  return (T & )r; xyc`p[n &  
} 29GcNiE`T  
} ; g7nqe~`{  
6qzyeli  
这样的话assignment也必须相应改动: ql c{k/ u  
=pR'XF%  
template < typename Left, typename Right > (D rDWD4_  
class assignment ~q05xy8  
  { R=u!Rcv R  
Left l; <zE~N~;  
Right r; }_"<2|~_  
public : l Vc':,z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _4h[q4Z  
template < typename T2 > >zY~")|R(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @F,8M  
} ; gg%9EJpP  
b\H !\A  
同时,holder的operator=也需要改动: ThmN^N  
+_E 96`P  
template < typename T > tOf18V{a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R2!_)Rpf  
  { vaOCH*}h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ci?A4q$.  
} bP 8O&R  
T~(AXwaJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S6pvbaMZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yM-3nwk  
Oe:_B/l  
return l(rhs) = r; '}eA2Q>BV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L:3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &*3O+$L  
FeAMt  
template < typename Tp > nt*nTtcE  
class constant_t dl&402  
  { ]iL>Zxex  
  const Tp t; *dE5yS`H  
public : :ncR7:Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  y+.E}  
template < typename T > yJ!x`RD),w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8F*"z^vD=  
  { GVl TW?5  
  return t; Gv uX"J  
} w~I;4p~(N  
} ; 3om4q2R  
w` ;>+_ E7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b`Agb <x"  
下面就可以修改holder的operator=了 /,cyp .  
AD/7k3:  
template < typename T > E5U{.45  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )@OKL0t  
  {  %SSBXWP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8rwXbYx x  
} C-6m[W8S  
4RXF.kJ3=  
同时也要修改assignment的operator() 'E#;`}&Ah  
wX!>&Gc.  
template < typename T2 > O=LiCSNEV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >u)DuZXj  
现在代码看起来就很一致了。 o}4J|@Hi|4  
uk)6%  
六. 问题2:链式操作 !O-9W=NJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Skn2-8;10  
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。 7 ,![oY[  
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。 5o dtYI%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。 wmf#3"n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?()$imb*  
Mm'q4DV^  
template < typename T > Jm(sx'qPx  
struct result_1 f<T"# G$5  
  { #MhieG5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C)|{7W  
} ; bBC!fh!L"  
c6 tB9b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: D^%DYp  
P)$q  
template < typename T > !e"TWO*X  
struct   ref z8"(Yy7m  
  { 9?xc3F2EBD  
typedef T & reference; 4H\+vJPM  
} ; 9uL="z$\  
template < typename T > 4:Bpz;x  
struct   ref < T &> ~>]/1JFz  
  { WKwU:im  
typedef T & reference; (i*;V0  
} ; %G%D[ i]  
$_P*Bk)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pd1V8PZSG  
#*|0WaC  
template < typename T > KW~fW r8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kj4t![o+  
  { EFYyr f@  
  return l(t) = r(t); M9aVE)*!I  
} xep!.k x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %!;6h^@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x$'0}vnT  
/>i~No#Xm  
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 xNaDzu"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: itg PG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Q5Z<\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 * ydU3LG7  
最后的布局是: D`G ;kp  
                Add XtV=Gr8"  
              /   \ c!{]Z_d\  
            Divide   5 H)${"  
            /   \ IO4 8sV }  
          _1     3 j cT  
似乎一切都解决了?不。 CA PP Oh  
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。 @9wug!,  
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。 ;1&7v  
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: Gpauy=4f  
8+irul{H_  
template < typename Right > = +=k(*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vV?=r5j  
Right & rt) const #q5 L4uM9  
  { @zHTKi`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?+WSYg0  
} ,X2CV INb}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?_+h+{/@B  
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。 '*PJ-=G  
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。 *&\fBi]  
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。  #)r  
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。 k7\h- yn{  
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? u{-J?t&`  
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: YlY3C  
kh'R/Dt  
template < class Action > xfE:r:  
class picker : public Action . >{.!a  
  { 7Qc 4Oz:t  
public : !M[a/7x,p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;U^7 ]JO;  
  // all the operator overloaded 5ecAev^1-  
} ; Y`x54_32  
f[b x|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。 e"sz jY~V  
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: cS'|c06  
K`25G_Y3@  
template < typename Right > X R =^zp?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yE\dv)(<  
  { >c~ Fg s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q0}Sju+HX  
} YMSA[hm  
6S~l gH:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U#jbii6e  
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。 qOV6Kh)  
pErre2fS  
template < typename T >   struct picker_maker ,MtN_V-  
  { {M5[gr%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dz6i~&  
} ; \.R+|`{tf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E_aDkNT  
  { F`3J=AJOJ  
typedef picker < T > result; L0Fhjbc  
} ; (oYM}#Q  
Z5vpo$l  
下面总的结构就有了: d +]Gw  
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。 8mCL3F  
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。 ~ [por  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 er0hf2N]  
至此链式操作完美实现。 O%(E 6 n  
Gj.u /l  
M=57 d7  
七. 问题3 "0lC:Wu]  
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。 1w)#BYc=L  
N* C"+2  
template < typename T1, typename T2 > (>OCLmV$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n 2k&yL+a  
  { 0V5 RZ`.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !Ol>![  
} 9K>$  
bUW`MH7yJ  
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: `[.':"~2N  
7yU<!p?(  
template < typename T1, typename T2 > ?0Qm  
struct result_2 pN[G?A  
  { Kh!h_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $_6DvJ0  
} ; =)B@`"  
3MR4yw5v  
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? 8H>: C (h  
这个差事就留给了holder自己。 _pX y}D  
    Z|FWQ8gZ4m  
;+dB-g[  
template < int Order > >taC_f06  
class holder; #gw ys  
template <> hJ+;N  
class holder < 1 > RtrESwtR  
  { >k6RmN  
public : 7PDz ]i  
template < typename T > OZ*V7o  
  struct result_1 BPoY32d"_  
  { F+Qp mVU  
  typedef T & result; H+]>*^'8  
} ; xwwy9:ze*l  
template < typename T1, typename T2 > J~0_  
  struct result_2 F8\nAX  
  { /$7_*4e  
  typedef T1 & result; nyZUf{:  
} ; @ (UacFO  
template < typename T > 7*e7P[LQU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A~CQ@  
  { / M(A kNy  
  return (T & )r; !H`! KBW  
} L6^Qn%:OTd  
template < typename T1, typename T2 > edt(Zzk@3-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,cR=W|6cQm  
  { A6APU><dm^  
  return (T1 & )r1; tN' -4<+  
} p/|": (U  
} ; 3[RbVT  
cO,ELu  
template <> &ACM:&Ob  
class holder < 2 > SArSi6vF  
  { Z:l.{3J$  
public : kKV`9&dZe  
template < typename T > hw?'aXK{  
  struct result_1 ('/5#^%R  
  { Fm@G@W7,m  
  typedef T & result; :%M[|Fj  
} ; O.n pi: a  
template < typename T1, typename T2 > F2 /-Wk@  
  struct result_2 Rc2|o.'y  
  { 'CqWF"  
  typedef T2 & result; RCED K\*m  
} ; L:HJ:  
template < typename T > 0jY#,t?>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8Y.25$  
  { 7-nz'-'  
  return (T & )r; 3,@I` M  
} KGCm@oy  
template < typename T1, typename T2 > 2TN+ (B#Z!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k<xiP@b{y  
  { ,Db+c3  
  return (T2 & )r2; ,t4g^67R{  
} Sri,sZv  
} ; 7/.-dfEK  
u:+wuyu  
eMPk k=V  
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> >。 gl/n*s#r_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *5$$C&@o9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M<t>jM@'A#  
,LjB%f[  
return l(i, j) = r(i, j); xP<cF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {/]Ks8`Dm  
f n9[Li  
  return ( int & )i; q' };.tv  
  return ( int & )j; hcEU kD  
最后执行i = j; P 0xInW F  
可见,参数被正确的选择了。 \`N%77A  
VXforI  
7xAzd# c?=  
zi~_[l-  
)NeI]p  
八. 中期总结 VmLV:"P}^  
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: A&#P=m j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |A_yr/f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2.=3:q!H<%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "^j& ^sA+  
eWvL(2`Tx  
bXoj/zek  
!br0s(|  
 k~#F@_  
>W,1s  
九. 简化 ,5jE9  
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。 =/@c9QaV B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z= pb<Y@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: IxwOzpr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jq{rNxdGx  
  +-*/&|^等 ,^ MA,"8  
2. 返回引用。 gd>Op  
  =,各种复合赋值等 e-;$Iv  
3. 返回固定类型。 7<V(lX.{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ic 4>kKh  
4. 原样返回。 Zfyr& ]"  
  operator, {s}@$rW  
5. 返回解引用的类型。 cT abZc  
  operator*(单目) s8T} ah!  
6. 返回地址。 OHeVm-VC  
  operator&(单目) @&;y0N1xo  
7. 下表访问返回类型。 k~WX6rEJ  
  operator[] AY['!&T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "(/ 1]EH`  
  operator<<和operator>> (,eH*/~/  
6 flc  
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。 a%>p"4WL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Uv,_VS(  
D'e'xU  
template < typename Left > -R 4 t  
struct value_return ;L.@4b[lP  
  { *h Ph01  
template < typename T > &) 7umdSgi  
  struct result_1 iJ_FJ[ U  
  { wXf_2qB9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; is`Eqcj`dr  
} ; iQpKcBx  
CMa~BOt#  
template < typename T1, typename T2 > E 5PefD\m  
  struct result_2 aF4vNUeG  
  { ^y"Rdv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }YHoWYR  
} ; >IO}}USm  
} ; C.dN)?O  
:`6E{yfM  
WZaOw w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uUb[Dqn  
v|~ yIywf  
下面我们来剥离functor中的operator() SEQ bw](ss  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8Z%C7 "4O  
RO,  
return l(t) op r(t) I3o6ym-i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S/pTFlptCa  
return op l(t) ;3NA,JA#Y  
return op l(t1, t2) :%qJAjR&  
return l(t) op 1lu _<?O  
return l(t1, t2) op -?n|kSHX  
return l(t)[r(t)] V}ZF\SG(K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lqe;lWC0Z  
rJK3;d?E  
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: A][\L[8X  
单目: return f(l(t), r(t)); -G2'c)DR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !=>pI/ECQ*  
双目: return f(l(t)); 31-%IkX+k  
return f(l(t1, t2));  lTsl=  
下面就是f的实现,以operator/为例 S!o!NSn@1  
:WejY`}H%  
struct meta_divide :i+Tf~k{  
  { {4tJT25  
template < typename T1, typename T2 > [aX'eM q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p%5RE%u  
  { 3B95t-  
  return t1 / t2; -%"Kxe  
} !u)ve h3x  
} ; Y( n# =  
-#= v~vE  
这个工作可以让宏来做: z>+@pj   
2'W3:   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nE)?P*$3Z  
template < typename T1, typename T2 > \ g9I2 e<;o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZZp6@@zyq'  
以后可以直接用 N8;/Zd;^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rmutw~nHD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >[B[Q_})  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) EI6K0{'&X  
& D4'hL3  
%{s<h6{R  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =xFw4 D9  
62Yi1<kV@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9r!psRA:`)  
class unary_op : public Rettype io^^f|  
  { Ul7)CT2:  
    Left l; 7a 4G:  
public : Kf D8S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hkeOe  
d(zBd=;  
template < typename T > W #E-vi+l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TG'_1m*$  
      { ^B~z .F i  
      return FuncType::execute(l(t)); g|8G!7O  
    } ZFh2v]|!  
WPiQ+(pt  
    template < typename T1, typename T2 > 4M'y9(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ax&,  
      { $5T3JOFz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _!kL7qJ"  
    } !_)*L+7f_  
} ; n#,|C`2r  
1foy.3g-  
U7(84k\j  
同样还可以申明一个binary_op C]K|;VQ  
lO>w|=<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -kT *gIJ}  
class binary_op : public Rettype E9t[Mb %0  
  { }N!I|<"/  
    Left l; j u`x   
Right r; x;2tmof=L  
public : u{maE ,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4~=/CaG~  
Q)S0z2  
template < typename T > $+qJ#0OE$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gH5E+J_$  
      { > !k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p me5frM|  
    } 'v iF8?_  
deO/`  
    template < typename T1, typename T2 > l -us j%\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q"4{GCavN  
      { <5 G+(vP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #-kG\}  
    } >AI65g  
} ; 8?AFvua}r  
`8xt!8Z$  
:it52*3=  
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 1>bG]l1//  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6Pc3;X~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aaW(S K  
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。 6tBL?'pG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C;#vW FE  
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。。。 Bfwa1#%?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ," ~ew ,  
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) c.y8x  
下面是修改过的unary_op ]wCg'EUB  
%_N-~zZ1E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;@ xSJqT  
class unary_op o8c4h<,  
  { Cc7PhoPK  
Left l; r=l hYn  
  2.6%?E]  
public : dq[X:3i  
}DiMt4!ZC!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9B gR@b  
QQ^P IQj  
template < typename T > v?Q&06PMRc  
  struct result_1 -:]_DbF  
  { ~LqjWU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v8Gm ;~  
} ; nS'hdeoW  
?v?b%hK!;  
template < typename T1, typename T2 > ~ _R 8; b  
  struct result_2 0w[#`  
  { 60?/Z2w5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2;N)>[3*J  
} ; v;4l*)$)  
#wn`choT'  
template < typename T1, typename T2 > J+ tpBPmb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f/Cf2 K  
  { To v!X8p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S{_i1'  
} V4kt&61  
AdV&w: ^yf  
template < typename T > G*.}EoA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kv3cKNvu~  
  { @X\-c2=  
  return OpClass::execute(lt(t)); SJ4[n.tPI  
} Q@zD'G >  
uM|*y-4  
} ; L} r#KfIb  
O3H dPQ  
X}Heaqn  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hJ[Z~PC\T0  
好啦,现在才真正完美了。 !Wn^B|  
现在在picker里面就可以这么添加了: G}ZJ}5h  
eiE36+'>b  
template < typename Right > zi M~V'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0~2~^A#]\  
  { 08*bYJu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t;g= @o9YA  
} <49Gsm&0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 M}Sn$h_  
S[g{ )p)  
hfzmv~*  
|Et8FR3[m  
V80BO#Pk  
十. bind H4l*  
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。 Xtv^q> !  
先来分析一下一段例子 M:&g5y&  
K)!yOa'fH  
A|3'9iL{9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !>gi9z,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J${'?!N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Yn!)('FdT!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c8'a<<sj  
我们来写个简单的。 l0hcNEj{W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w"?H4  
对于函数对象类的版本: yb{ud  
1nHQ)od  
template < typename Func > UqJ}5{rt  
struct functor_trait wB%:RI,  
  { `r?xo7  
typedef typename Func::result_type result_type; z  u53mZ  
} ; jx*jYil  
对于无参数函数的版本: #6w\r&R6  
%NH#8#';2  
template < typename Ret > /Z':wu\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vRp#bScc  
  { xw[KP [(  
typedef Ret result_type; 4}C^s\?z  
} ; 1< 22,  
对于单参数函数的版本: IY$v%%2WZ  
C%#%_ "N  
template < typename Ret, typename V1 > `[.b>ztqgJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %9 kOl  
  { la37cG  
typedef Ret result_type; mar6/*`I#+  
} ; B4fMD]  
对于双参数函数的版本: (6b*JQ^^  
uO=yQ&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hn-+]Y:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _[J @w.l(  
  { \OR=+\].9  
typedef Ret result_type; .K I6<k/  
} ; "}"hQ.kAz  
等等。。。 [w>T.b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ] yg3|C;  
&A}@@d  
template < typename Func > Q7V*~{  
struct func_return $q}zW%  
  { =t@8Y`9w  
template < typename T > )Q:.1Hgl  
  struct result_1 32#|BBY  
  { M`_RkDmy<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tf0"9  
} ; H rMH  
Gcu[G]D  
template < typename T1, typename T2 > p]z< 43O$  
  struct result_2 HhZlHL  
  { ~f:y^`+Q[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :9nqQJ+~  
} ; i -kj6N5  
} ; o p{DPUO0  
NoSq:e  
| DB7o+4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ">-J+ST%  
*/8b)I}yY  
template < typename Func, typename aPicker > OD;-0Bj  
class binder_1 PIo8mf/  
  { $_ &Lp\  
Func fn; yaDK_fk  
aPicker pk; kK62yz,  
public : <in#_Of {E  
0ZRIi70u  
template < typename T > *!mT#Vm^  
  struct result_1 q4Rvr[  
  { 1$+-?:i C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CP5vo-/)-  
} ; x-hr64WFK  
 /y2)<{{I  
template < typename T1, typename T2 > p'@| O q&  
  struct result_2 Y! 8 I  
  { CO%o.j=1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; utH/E7^8  
} ; F=T};b  
seNJ6p=`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @^O+ulLJ,]  
}KEL{VUX  
template < typename T > 2cnyq$4k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #L3heb&9  
  { vOF"p4 ^3  
  return fn(pk(t)); W{)RJ1  
} =qg;K'M5  
template < typename T1, typename T2 > ff{ L=uj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T(@J]Y-  
  { w# iezo. 0  
  return fn(pk(t1, t2)); ~4T:v _Q7g  
} ulA||  
} ; 3?n2/p 7=  
AlVB hR`  
@N(*1,s2  
一目了然不是么? #8{U0 7]"  
最后实现bind [9-&Lq_ g  
M15jwR!:M  
],?$&  
template < typename Func, typename aPicker > 3RbPc8($Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) neLQ>WT L  
  { ^KlW"2:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yJ0q)x sS  
} J*%XtRio  
8.Z9 i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;z Qrree#  
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。 $2><4~T;|A  
j0X Jf<  
十一. phoenix u#Z#NP ~F0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z<Rhn  
u`ezQvrcy  
for_each(v.begin(), v.end(), o*r 2T4 8  
( UN8]>#\"`  
do_ -jPrf:3)  
[ t[|aM-F&>  
  cout << _1 <<   " , " NUQ?Q Q  
] w4<n=k  
.while_( -- _1), >Q-"-X1  
cout << var( " \n " )  l,lfkm  
) Szb#:C  
); h!zev~u1)`  
grs~<n|o\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IEP^u `}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zP`&X:8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R?D c*,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GN=ugP 9  
X+$IaLfCxD  
~BbF:DS  
template < typename Cond, typename Actor > y~r5KB6w  
class do_while d#W>"Cqxqa  
  { .7`c(9<  
Cond cd; S^z t>  
Actor act; p~evPTHnrX  
public : \46 'j.  
template < typename T > xIb"8,N  
  struct result_1 Y0 ?<~Gf  
  { U;q GUqI  
  typedef int result_type; v>!tws5e  
} ; {gkY:$xnrG  
9sId2py]W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8-_\Q2vG  
r9vO(m~  
template < typename T > rG t/ /6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6!|/(~  
  { 4~DW7 (  
  do ; `Vbl_"L  
    { 4UISuYg'  
  act(t); >OotgJnhC  
  } Z'cL"n\9R]  
  while (cd(t)); K1oSoD8c  
  return   0 ; u]$e@Vw.  
} !\hUjM+(}  
} ; bMvHAtp  
j96\({;k  
I%b}qC"5M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6E))4 lW  
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。 6qF9+r&e ?  
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。 '<!T'l: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。 wj$WE3Y  
下面就是产生这个functor的类: Oe_*(q&  
R\MFh!6sn  
gc[BP>tl\  
template < typename Actor > 5f- eWW]!  
class do_while_actor tXg>R _\C  
  { L Rn)  
Actor act; p3W-*lE  
public : CYH o~VIK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g54b}vzm  
y yqya[-11  
template < typename Cond > Kd|@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >J['so2Bf  
} ; s+@`Z*B5  
&~&nJr  
?(2^lH~6h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `;v5o4.`  
最后,是那个do_ T@?uA*J  
_@_w6Rh  
277Am*2  
class do_while_invoker H"vy[/UcR  
  { 6_zyPh  
public : YkJnZ_k/P  
template < typename Actor > %1UdG6&J_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tGVC"a  
  { M\L^ Wf9  
  return do_while_actor < Actor > (act); c-" .VF  
} V")u y&Ob  
} do_; 'p> *4}  
5LVzT1j|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qs #7<NQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wxW\L!@  
最后来说说怎么处理break和continue (-bLP  
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。 ? f>pKe  
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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