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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )Ob]T{GY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gY!N3 *:  
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, .Rvf/-e  
*<IR9.~{6%  
#F!Kxks  
fz3lR2~G  
  class filler ?W!ry7gXO  
  { _42Z={pZZq  
public : F}D3,&9N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .#0H{mk  
} ; 'd/*BjNp)  
9*\g`fWc}{  
/g@^H/DO  
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: K\(6 rS}N  
G6V/SaD  
V.8%|-d  
vM(Xip7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !MoOKW  
Yl~$V(  
m; o4Fu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ($62o&I  
4z_n4=  
IE;\7 r+h  
Qs l80~n_7  
二. 战前分析 Q_]~0PoH  
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。 Ux}W&K/?'  
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 2 z7}+lH  
4&{!M _  
=u=Kw R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qnJ50 VVW  
  /* --------------------------------------------- */ Uyk,.*8"  
vector < int *> vp( 10 ); BSgTde|3y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $mpO?D J~  
/* --------------------------------------------- */ ^I`a;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Blk}I  
/* --------------------------------------------- */ X?/Lz;,&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xQU"A2{}>  
  /* --------------------------------------------- */ jXp. qK\"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c<4F4k7  
/* --------------------------------------------- */  ?Vc0)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @h}`DNaZ^  
j (ygQ4T  
]-:6T0JuS  
w2OsLi Sv  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Yq@FOu  
1._1, _2是什么? u,o1{% O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _ie.|4k  
2._1 = 1是在做什么? I9 &lO/c0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 dJi|D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -Sz_mr  
3v1 7"  
Y: psZ  
三. 动工 ((<`zx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ()\jCNLT  
9I .^LZ"  
rF] +,4  
| -+zofx  
template < typename T > H)>sTST(  
class assignment .z-UOyer  
  { UpfZi9v?W  
T value; g_aCHEFBv  
public : x[X`a  
assignment( const T & v) : value(v) {} <a|@t@R  
template < typename T2 > 8lP6-VA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L:@fP~Erh  
} ; {@.Vh]  
G1d(,4Xp  
`}fw1X5L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |cd-!iJX-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (3;@^S4&w  
zzIr2so  
e2w&&B-  
EzpFOqJG  
  class holder |V|+lx'sc  
  { %3o`j<  
public : =&vFVIhWcf  
template < typename T > 5iM[sg[y9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3t" 4TjAy  
  { hXB|g[zT  
  return assignment < T > (t); .L EY=j!-s  
} 6F|j(LB  
} ; jfp z`zE  
qP1FJ89H  
wK!~tYxP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FTf<c0  
P^)q=A8Z#  
  static holder _1; jc:s` 4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \/5RL@X}  
|+}G|hx@9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lzhqcL"  
而不用手动写一个函数对象。 vmX"+sHz$]  
L0NA*C   
C6  "  
,6,]#R :J  
四. 问题分析 m3.sVI0I  
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。 %,UPJn  
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。 Vf $Dnu@}z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T .n4TmF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1^G{tlA-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /*rhtrS)  
QHlU|dR)Ry  
五. 问题1:一致性 #hw>tA6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d~9!,6XM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0 n vSvk  
1G^#q,%X_v  
struct holder Um.qRZ?  
  { ae+*=,  
  // yj_4gxJ\  
  template < typename T > w_wslN,)  
T &   operator ()( const T & r) const n<7q`tM#  
  { v)X\GmW7w  
  return (T & )r; W+=o&V  
} q(IQa@$SR  
} ; H/fUM  
]$b2a&r9  
这样的话assignment也必须相应改动: #,NvO!j<4  
L.'}e{ldW  
template < typename Left, typename Right > '{b1!nC;  
class assignment 3V<&|  
  { L{fFC%|l2L  
Left l; 5&!c7$K0  
Right r; :iF%cy.  
public : H17-/|-;0!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #0Ds'pE-  
template < typename T2 > m#7*:i&@Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }6u2*(TmD  
} ; Ea $aUORm  
(eWPis[  
同时,holder的operator=也需要改动: YN/ }9.  
[g|Y7.j8  
template < typename T > &qM[g 9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gABr@>Vv  
  { >SbK.Q@ei  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )Kd%\PP  
} "sUyHt-&  
h*i9m o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /~p+j{0L3W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =/0=$\Ws  
K }$&:nao  
return l(rhs) = r; 3L5r*fa  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !ZXUPH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pv)`%<  
#I*QX%(H#  
template < typename Tp > TFQ!7'xk)  
class constant_t /8'S1!zc  
  { 1fU,5+PH  
  const Tp t; iEyeX0nm  
public : cC{"<fYF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0%`4px4J  
template < typename T > RO(TvZ0pE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D<$XyP  
  { /iaf ^ >  
  return t; l@Z6do  
} ay )/q5  
} ; i5}4(sV  
5 `D-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  t+uE  
下面就可以修改holder的operator=了 "2ru7Y"  
_HOIT  
template < typename T > oXsL9,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E0n6$5Uc?  
  { 8 .>/6M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l`9t}  
} _i0kc,*C\  
_l`e#XbG  
同时也要修改assignment的operator() X;F8_+Np  
I^\&y(LJF  
template < typename T2 > *XOJnyC_H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nAJdr*`a,5  
现在代码看起来就很一致了。 T#@lDpO  
y[};J vk  
六. 问题2:链式操作 K>:]Bx#F7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xgu `Q`~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cf_|nL#9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x3+oAb@o/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d~J-|yyT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hy:V`>  
YIhm$A"z0"  
template < typename T > 72uz<i!&$  
struct result_1 {V19Zv"j  
  { q/9H..6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T=f|,sK +7  
} ; CG\tQbum  
`O?T.p)   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @&F@I3`{  
oTjyN\?H  
template < typename T > 2NGe C0=  
struct   ref p/Sbt/R  
  { uQ$^;Pr  
typedef T & reference; :'L2J  
} ; ? 8aaD>OR$  
template < typename T > /wShUR{  
struct   ref < T &> ~T7B$$  
  { WUc#)EEM)  
typedef T & reference; NH<gU_s8{9  
} ; ./vZe_o)j$  
u|#>32kV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O4 3YY2  
$q?$]k|M`  
template < typename T > Wm~` ~P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Dn9w@KO  
  { ocbB&  
  return l(t) = r(t); +yob)%  
} N{SQ( %V  
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。 ^$>XW\yCs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eK_*2=;XRW  
#t8{R~y"gv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 n%^ LPD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gc]~w D$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wm{3&m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mbRq JT>@  
最后的布局是: gF=jf2{YX  
                Add J&/lx${  
              /   \ JG[o"&Sd  
            Divide   5 thi1kJ`L  
            /   \ _mvxsG  
          _1     3 v44}%$  
似乎一切都解决了?不。 r[(xj n  
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。 Lf([dE1  
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。  kqYa*| l  
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: fA%z*\  
3ya1'qUC  
template < typename Right > `O?TUQGR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /M~!sPW&?  
Right & rt) const cq&*.  
  { 'TC/vnM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .MW@;  
} XIo55*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 enNiI$H]`_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 93qwH%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `!:q;i]}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1% F?B-k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <$w?/y/'  
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 cwnA  
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: ev0oO+u  
w@-PqsF  
template < class Action > W6T|iZoV"r  
class picker : public Action "vYE+   
  { @l1  
public : UtB6V)YI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =(a1+. O  
  // all the operator overloaded aV o;~h~  
} ; *%w6 9#D  
h eaRX4  
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。 U-k+9f 0  
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: UX3BeUi.)  
;@,Q&B2eM  
template < typename Right > 07Gv*.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w;}@'GgL  
  { `~eX55W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b `2|I {  
} ;4M><OS!  
a07@C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +uWDP .  
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。 "'8KV\/D  
.@-9'<K?~  
template < typename T >   struct picker_maker ML-)I&>tT  
  { |4mpohX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cz4)Yz  
} ; `b8v1Os^2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +')f6P;t>=  
  { S-31-Zjw  
typedef picker < T > result; ]q- g[e'  
} ; L@75- T  
G$'jEa<:u  
下面总的结构就有了: v5;I]?72l~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9Suu-A  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B/5=]R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g-`~eG28D5  
至此链式操作完美实现。 -[= drj9I  
svelYe#9z  
g~7Ri-"  
七. 问题3 FJ*i\Q/D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ] sz3]"2  
l$K,#P<)  
template < typename T1, typename T2 > AM"Nn L"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!asT;`'  
  { Q6o(']0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R1F5-#?'E  
} {7!UQrm<  
)eUW5 tS  
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: Zh5RwQNE~  
'Y$R~e^Y?  
template < typename T1, typename T2 > `c/*H29  
struct result_2 Y+4o B  
  { 8ul&x~2;X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8<mjh0F-,  
} ; sS&Z ,A  
KbL V' %D  
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? \;VhYvEH  
这个差事就留给了holder自己。 ve ~05mg  
    M3p   
hS[ yNwD  
template < int Order > U. AjYez  
class holder; y%sroI('y  
template <> {k4CEt;  
class holder < 1 > UA[,2MBp  
  { r1ws1 rr=  
public : wU#F_De)R:  
template < typename T > 2L AYDaS  
  struct result_1 V`adWXu  
  { -(`OcGM'L  
  typedef T & result; L=2y57&Y  
} ; {_(\` >  
template < typename T1, typename T2 > =#mTfJ   
  struct result_2 kOvDl!^  
  { U yw-2]!n  
  typedef T1 & result; s5RjIa0$7  
} ; pLMRwgzr  
template < typename T > KXV[OF&J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AtR?J"3E  
  { *lef=:&,,  
  return (T & )r; 5XuT={o  
} *. 3N=EO  
template < typename T1, typename T2 > fzjU<?}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const | ohL]7b<  
  { Ku&!?m@C  
  return (T1 & )r1; %/>xO3"T  
} X2tk[Kr  
} ; |uW:r17  
L< zD<M  
template <> +A~\tK{  
class holder < 2 > e4~>G?rM_  
  { +(uYwdcN  
public : F}"]92  
template < typename T > LqdY Qd51  
  struct result_1 j)t+jcMUI  
  { & c Ny  
  typedef T & result; Mv c`)_Md  
} ; +0),xu  
template < typename T1, typename T2 > ;['[?wk  
  struct result_2 0&ByEN9 9  
  { @!&}}"<  
  typedef T2 & result; *9)SmS s  
} ; b3wM;jv  
template < typename T > mMMQ|ea  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o ]IjK  
  { IVr 2y8K  
  return (T & )r; >NB?& |  
} %4 \OPw&  
template < typename T1, typename T2 > H:p Z-v*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fYE(n8W3  
  { /6O??6g  
  return (T2 & )r2; 1FtM>&%4  
} jGrN\D?h  
} ; RzhWD^bB  
v(OBXa9  
\c[IbL07  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {cpEaOyOM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aA-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #_mi `7!B#  
DF6c|  
return l(i, j) = r(i, j); qS&%!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r_EcMIuk  
TpA\9N#$  
  return ( int & )i; fQLt=Lrp  
  return ( int & )j; , @m@S ^  
最后执行i = j; A`{y9@h(  
可见,参数被正确的选择了。 s:00yQ  
kY]W Qu  
PpLU  
LQnkcV  
10#oG{ 9  
八. 中期总结 +.y .Mp  
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: \D>$aLO*?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MxzLK%am  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Knhp*V?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q9"=mO0J+  
,]}?.g  
0J.dG/I%  
zi~5l#I  
?S?2 0  
}HEvr)v9  
九. 简化 >zkRcm  
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。 @pGZLq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ifk#/d  
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: s] /tYJYl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /v095H@  
  +-*/&|^等 !L5jj#0  
2. 返回引用。 A?TBtAe  
  =,各种复合赋值等 k`".  
3. 返回固定类型。 ?j^=u:<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C@N1ljXJT  
4. 原样返回。 Q4t(@0e}  
  operator, 8 i&_Jgmr  
5. 返回解引用的类型。 Y-ux7F{=z  
  operator*(单目) ]CU]pK?nq  
6. 返回地址。 >r &;3:"  
  operator&(单目) 9;yn}\N `  
7. 下表访问返回类型。 74<!&t  
  operator[] PNW \*;j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7^} Ll@  
  operator<<和operator>> 'gQidf  
EL3|u64GO  
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。 p2PY@d}}.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cNzt%MjP  
tU"raP^ =  
template < typename Left > 4[ryKPa,  
struct value_return {%w!@-  
  { co _oMc  
template < typename T > hVj NZ  
  struct result_1 y80ykGPT\&  
  { y{q*s8NY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "QoQ4r<|  
} ; 3cj3u4y  
!? ^h;)a  
template < typename T1, typename T2 > P?BGBbC  
  struct result_2 {f9{8-W <u  
  { .s/fhk,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *9ywXm&?  
} ; Ba\6?K  
} ; 3p?KU-  
T+LJ* I4  
j?b\+rr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `"vZ);i <  
pIW I  
下面我们来剥离functor中的operator() Es5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KC e13!  
|L_wX:d`9  
return l(t) op r(t) _DRrznaw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W;?(,xx  
return op l(t) :5GZ\Z8F  
return op l(t1, t2) '2hbJk  
return l(t) op JT[*3 h  
return l(t1, t2) op uhN%Aj\iu(  
return l(t)[r(t)] NGYyn`Lx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h5 Vv:C  
! #wdVe_(  
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: IB.yU,v  
单目: return f(l(t), r(t)); S\y%4}j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z,N$A7SBE  
双目: return f(l(t)); 7iu Q9q^&  
return f(l(t1, t2)); - ~O'vLG  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q5S,{ ZeT  
&PcyKpyd  
struct meta_divide ryO$6L  
  { S)He$B$pp  
template < typename T1, typename T2 > n$m"]inX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Lfcg*  
  { Ct$82J  
  return t1 / t2; -6Tk<W  
} @|bP+8oU  
} ; 33:DH}  
1|,Pq9  
这个工作可以让宏来做: gG54:  
N132sN2   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fYebB7Pv  
template < typename T1, typename T2 > \ WUAJjds  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fbZibcQ%k  
以后可以直接用 OH<?DcfeL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T0j2a &Pv  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IL7`0cN(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) jW*1E *"  
:ZdUx  
~Pk0u{,4XQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %R_{1GrL'c  
m$>iS@R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =fc: 6JR  
class unary_op : public Rettype ,KW;2t*IQ@  
  { Hv#q:R8  
    Left l; lQPqcZd  
public : 4C~UcGMv\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (k-YI{D3  
jm>3bd  
template < typename T > Hr;h4J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B7Ntk MK  
      { 5,+\`!g  
      return FuncType::execute(l(t)); )J/HkOj"V  
    } ~>ME'D~  
<*'cf2Q$Av  
    template < typename T1, typename T2 > [nN7qG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PW}OU9is  
      { p5c8YfM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~pP0|B*%  
    } w=r&?{  
} ; "5DJu ~  
V7CoZnz  
vTr34n  
同样还可以申明一个binary_op A,i()R'I  
t> Q{yw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x49!{}  
class binary_op : public Rettype J$uM 03  
  { ~HLRfL?  
    Left l; _rQUE ^9  
Right r; #,f{Ok+  
public : XL< )v_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H;_yRUY9  
-@%%*YI>  
template < typename T > hsce:TB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2V#6q,2  
      { H^c0Kh+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X\GM/A  
    } u'9gVU B  
dK?); *w]  
    template < typename T1, typename T2 > &TN2 HZ-bJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yt1mB[&f^  
      { N} />rD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8q_0,>w%  
    } 1/j$I~B   
} ; G^h_ YjR`*  
/MMtTB H  
DMgBcP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o 5Zyh26  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^^Lj I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vd~U@-C=R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :=g.o;(/N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *c]KHipUIS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <,39_#H?F3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W04av_u 5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P;foK)AM  
下面是修改过的unary_op 4!%]fg}Um  
NXoK@Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VK .^v<Yo  
class unary_op w-FnE}"l  
  { z4O o@3$\R  
Left l; IlZu~B9c  
  IvU{Xm"qB  
public : L4974E?S  
UOI^c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [STje8+V  
1t~({Pl<>  
template < typename T > =3+L#P=i9  
  struct result_1 l:e9y$_)  
  { q(9%^cV6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4 eh=f!(+  
} ; +t\^(SJ6  
sWxK~Yg  
template < typename T1, typename T2 > ?z.Isvn  
  struct result_2 ofCVbn  
  { Lo3-X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g^lFML| %  
} ; .j 'wQ+_  
w!,QxrOV~  
template < typename T1, typename T2 > D$pj#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wa?+qiWnrl  
  { ZJXqCo7O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H`|0-`q  
} K+ehr  
V9jFjc?  
template < typename T > 26nBBS,;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *FPg#a+  
  { I)[B9rbe  
  return OpClass::execute(lt(t)); !A-;NGxE  
} QWhp:] }  
oS!/|#m n  
} ; S:97B\ u`  
D0%FELG05  
0VG=?dq  
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 u8uW9 <  
好啦,现在才真正完美了。 Q;gQfr"c7  
现在在picker里面就可以这么添加了: @ R'E?|  
) hdgz$cl  
template < typename Right > :uR>UDlPX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &t[|%c*D&  
  { yV_ L/,6}D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `1,eX)S  
}  HD|sr{Z%  
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。 F?2FITi_V  
jeFN*r _  
\9jpCNdJ  
"'aqb~j^  
WB;J1TpM7  
十. bind ,?w!5N;iRO  
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。 ![Hhxu  
先来分析一下一段例子 $~hdm$  
/,t| !)\]  
Em9my2oE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ScHlfk p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 onh?/3l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2mOfsn d@  
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。 AO8:|?3S  
我们来写个简单的。 T g\hx>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @ V5S4E  
对于函数对象类的版本: (\uA AW"  
3GINv3_  
template < typename Func > 7 s-`QdWX  
struct functor_trait y[p6y[r*  
  { Bfn]-]>sD  
typedef typename Func::result_type result_type; e5qvyUJM  
} ; {jUvKB_x  
对于无参数函数的版本: Ps|QW  
"o<D;lO  
template < typename Ret > Jmy)J!ib*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g1dmkX  
  { ZpTi:3>  
typedef Ret result_type; 3Pa3f >}-  
} ; j,ZW[*M  
对于单参数函数的版本: 9dw0<qw1%  
?:JdRnH\  
template < typename Ret, typename V1 > jqqaw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jQ^Yj"6  
  { :%>oe> _"  
typedef Ret result_type; KMe.i'  
} ; , Z4p0M  
对于双参数函数的版本: !r2}59 J  
=_pmy>_z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A'b<?)Y7_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |WUA1g  
  { dc)wu]  
typedef Ret result_type; J;"nm3[.q  
} ; B~BUW WMfp  
等等。。。 .yG8B:7N2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y,1S& k  
;]"n?uo  
template < typename Func > TA<hj[-8  
struct func_return YBeZN98Nt  
  { M Yu?&}%^  
template < typename T > [I_BCf  
  struct result_1 =^ gvZ| ]  
  { @eA %(C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ScsWnZ  
} ; 0yKwH\S  
Kl!DKeF  
template < typename T1, typename T2 > y K=S!7p\  
  struct result_2 I"~xDa!  
  { L>i<dD{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =nw,*q +  
} ; es{cn=\ s  
} ; b^+Fs  
Ae3,W  
t.gq5Y.[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *c!;^Qyp&  
r=xTs,xx  
template < typename Func, typename aPicker > Bd/} %4V\@  
class binder_1 ;,()wH  
  { :Xh_$4~^Y  
Func fn; ]L[JS^#7  
aPicker pk; (X0`1s  
public : .ou!g&xu  
wE-Ji<1HJ  
template < typename T > >SY 2LmV'a  
  struct result_1 t$ACQ*O  
  { N`y}Gs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fc34Y0_A  
} ; 49iR8w?k  
>_|Z{:z]d.  
template < typename T1, typename T2 > Q$/V)0  
  struct result_2 ]J8KCjq@  
  { G5y]^P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 82G lbd)  
} ; >DPds~k  
V:nMo2'hb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H ={O13  
n1fE daa7g  
template < typename T > 3ybK6!g`[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7F>gj  
  { jh<TdvF2$  
  return fn(pk(t)); qAS70XjOF  
} &/J.0d-*``  
template < typename T1, typename T2 > OpWC2t)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .E?bH V  
  { chvrHvByS  
  return fn(pk(t1, t2)); 7,) 67G;  
} z v L>(R  
} ; bIvJs9L  
 ?.4yg(  
~u O:tL  
一目了然不是么? s$SU vo1J  
最后实现bind q\ \8b{~  
JLFFh!J  
:,xyVb+  
template < typename Func, typename aPicker > }a #b$]Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;PP_3`  
  { twYB=68  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $ uz1  
} }5TfQV6  
PsF- 9&_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FcA)RsMI*  
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。 $ DABR  
P ],)  
十一. phoenix l1+w2rd1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +[X.-,yW  
\ pe[V~F  
for_each(v.begin(), v.end(), 1{\,5U&  
( mCC:}n"#  
do_ OTNZ!U/)j  
[ $,z[XM&9)  
  cout << _1 <<   " , "  9:K  
] 2heWE  
.while_( -- _1), *1ID`o  
cout << var( " \n " ) BW;=i.  
) 0%q ctZy  
); EE{#S  
"S{6LWkD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9m#H24{V'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =JySY@?9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ![X.%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %xbz&'W,  
+n8I(l=  
!5' 8a5  
template < typename Cond, typename Actor > I ")"s  
class do_while @$b+~X)7  
  { um_M}t{  
Cond cd; !w;A=  
Actor act; v#<+n{B  
public : q=E}#[EgY  
template < typename T > *~t$k56  
  struct result_1 (X`t"*y"  
  { [pC-{~  
  typedef int result_type; p Yi=q  
} ; }HA2c e\  
43orR !.Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t+4%,n f_1  
gS(: c .  
template < typename T > zOdasEd8!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /O(;~1B  
  { ?+}E  
  do g:HbmXOBpj  
    { v_1JH<GJ-  
  act(t); D !D%.  
  } xdTzG4  
  while (cd(t)); ]K0,nj*\c  
  return   0 ; HNHhMi`w  
} r^o}Y  
} ; n.H`1@  
vsr~[d=  
EBn:[2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UXdC<(vK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '$L= sH5  
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。 N(({2'Rr  
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。 C6T 9  
下面就是产生这个functor的类: $gD(MKR)~  
7zk m  
 ;;"c+  
template < typename Actor > { G>+.  
class do_while_actor D<L{Z[  
  { V:" \(Y  
Actor act; cF<DUr)Ve  
public : }y=n#%|i.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1.OXkgh  
Yr(f iI  
template < typename Cond > &WWO13\qd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RkXLE"G '  
} ; b8-^wJH!  
* jNu?$  
l=OC?d*m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H-y-7PW*~  
最后,是那个do_ YwTtI ID%  
9mtC"M<   
&7y1KwfXn  
class do_while_invoker oTa+E'q  
  { I3=Sc^zz&V  
public : Wv'B[;[)  
template < typename Actor > Vblf6qaBs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2OOj8JS  
  { y]z#??  
  return do_while_actor < Actor > (act); B!C32~[  
} 3G0\i!*t  
} do_; Mh B=+S[@  
O pX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,3TD $2};.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kR|DzB7  
最后来说说怎么处理break和continue '`VO@a  
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。 ;iI2K/ 3  
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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