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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xxg|01  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 73cb1 kfPd  
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, 3U@jw,K!{A  
]<>cjk.ya  
u /F!8#  
8!{*!|Xd  
  class filler 2<EV iP9  
  { ?}cmES kX@  
public : "[_j8,t`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .`OU\LA  
} ; F}_b7 |^  
;'n%\*+fHH  
=GX5T(P8k  
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: +#FqC/`l  
7 m{lOR  
f8:nKb>nq$  
hJEd7{n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ka9@7IFM  
@Lnv  
HoGYgye=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MYS`@%ZV#k  
X9m^i2tk  
w \b+OW  
wXQxZuk[  
二. 战前分析 YhN<vZ}U!~  
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。 Z=a%)Ki?Ag  
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 " ]S  
O k`}\NZL  
yJ $6vmQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _re# b?  
  /* --------------------------------------------- */ Jl~ *@0(  
vector < int *> vp( 10 ); ( eTrqI`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'Lrn<  
/* --------------------------------------------- */ 6m:$mhA5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GmH DG-  
/* --------------------------------------------- */ [Yt{h9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hC\ l \y  
  /* --------------------------------------------- */ ( s3k2Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E!9WZY  
/* --------------------------------------------- */ k H.dtg_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r:g\  
f$C{Z9_SX  
EqW~K@  
L kK *.  
看了之后,我们可以思考一些问题: q?}C`5%D  
1._1, _2是什么?  k[r^@|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vE:*{G;Y  
2._1 = 1是在做什么? keAoJeG,J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 EQm{qc;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &i5@4,p y9  
M=^d  
a^ %iAe  
三. 动工 pm6#azQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p) 8S]p]  
s;VW %e  
1h$?,  
;'7(gAE  
template < typename T > 4?R979  
class assignment \d@5*q  
  { BHY8G06  
T value; VQ9A/DH/  
public : FzInIif  
assignment( const T & v) : value(v) {} *fg2bz<~[B  
template < typename T2 > 28!C#.(h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pa>C}jk}6  
} ; 53i]Q;k[  
h:aa^a~y i  
[neuwdN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E5ce=$o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "-Q+!byh  
/lBK )(  
N'`X:7fN  
'ITq\1z  
  class holder )2[)11J9t  
  { _(N+z.  
public : igxO:]?  
template < typename T > p'R<yB)V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P 45Irir  
  { xp^RAVXq`  
  return assignment < T > (t); N"70P/  
} F 3|^b{'zO  
} ; 4aXIRu%#7  
1/}H 0\9'  
6w^P{%ul  
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: (/]'e}  
Z8SwW<{ $  
  static holder _1;  2v{WX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FLi'}C  
6<lo0PQ"Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x92^0cMf  
而不用手动写一个函数对象。 y]h0c<NP  
!..<_qfw  
:K| H/kht  
'PF>#X''  
四. 问题分析 5u!\c(TJ+  
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。 c*IrZm  
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。 Pq /5Dy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (0 T!- hsP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \L Q+ n+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8 .%0JJ.3  
`!]|lI!GW  
五. 问题1:一致性 {7M++J=  
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?| 37hdZt.,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a-NTA  
}N g P`m  
struct holder *ID=X!v  
  { 94tfR$W;-  
  // kdNo<x1o  
  template < typename T > FGV L[\  
T &   operator ()( const T & r) const a"jE\OZ{+s  
  { &L8RLSfX  
  return (T & )r; t13V>9to  
} Z[?n{vD7  
} ; -XBZ1q  
!5ps,+o  
这样的话assignment也必须相应改动: Os9SfL  
/QXUD.( 8  
template < typename Left, typename Right >  3 xyrWl  
class assignment <h#*wy:o2  
  { 5u$.!l8Nl  
Left l; R"t#dG]1t  
Right r; .QvD603%5  
public : m+c-"arIpA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uxfh?gsL  
template < typename T2 > DDrR9}k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iH(7.?.r  
} ; qAjtvc2  
SXL3>-Z E  
同时,holder的operator=也需要改动: {$frR "K  
4"P9z}y=i  
template < typename T > o 4F'z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MPB[~#:  
  { |*bUcS<S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tq L(H25z  
} "to!&@I| 4  
{nmG/dn {  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^'X I%fEf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MLDzWZ~}ef  
=KPmZ,/w  
return l(rhs) = r; w"R<8e=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %-n) L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xh"9Bcjf  
Ks.b).fH  
template < typename Tp > ](r}`u%}y  
class constant_t `D+zX  
  { -@N-i$!;J  
  const Tp t; E+L7[  
public : @\by`3*Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xFu ,e  
template < typename T > 0z=KnQx"4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tJ(xeb  
  { owNwj  
  return t; k(ouE|B  
} ^>|ZN2  
} ; (5$Ge$  
/M2in]oH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K=f4<tP_  
下面就可以修改holder的operator=了 Clf$EX;~  
b**vUt\  
template < typename T > =R5W KX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yY$^ R|t  
  { XFhH+4#]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2!%)_<  
} 3bRxV @0.  
Gk:fw#R  
同时也要修改assignment的operator() NM. e4  
o0r&w;!  
template < typename T2 > B!'K20"gF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IyO 0~Vx>  
现在代码看起来就很一致了。 * F!B4go  
6P{bUom?  
六. 问题2:链式操作 <'\Nv._2a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u&~Xgq5[  
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。 J^+w]2`S  
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。 F,_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。 G$C2?|V)=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |V34;}\4  
n.+*_c8k  
template < typename T > @<W` w  
struct result_1 Iy)1(upM  
  { ,M.C]6YMr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~ 5}t;  
} ; W|< c[S  
KM&P5}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8^_:9&)i  
7C|AiSH  
template < typename T > l!p`g>$&f  
struct   ref 7-S?RU]g  
  { *f+s  
typedef T & reference; O*N:A[eW  
} ; $ #=d@Nw_  
template < typename T > JA^!i98{  
struct   ref < T &> R>c>wYt'f  
  { y [McdlH m  
typedef T & reference; p[4 +`8  
} ; 2$JZ(qnN  
19fa7E<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EZ!! V~  
=1[_#Moc6  
template < typename T > Zfs-M)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GgxPpS<ne  
  { Z=% j|xE_  
  return l(t) = r(t); ~~yng-3)1  
} uzp\V 39  
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。 L@Rgiq|v-|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +s#%\:Y M  
P(PBOB97  
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 x(c+~4:_M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nWK8.&{.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xOkduk]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c =m#MMc)  
最后的布局是: NVzo)C8kb  
                Add . vHHw@  
              /   \ rQv5uoD  
            Divide   5 jt oS{B,  
            /   \ \]>821r  
          _1     3 /Am9w$_T[  
似乎一切都解决了?不。 rl.K{Uad  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 | V(sCF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M8H hjoo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 59nRk}^$se  
]*NYuEgc  
template < typename Right > @,<jPR.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /3)\^Pof  
Right & rt) const HD<$0M|  
  { n1\$|[^6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [>NMuwtG  
} %Za}q]?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IYn`&jS{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5=;cN9M@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |ts0j/A]Pi  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 qX}3}TL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 bB4FjC':  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2>jk@~Z1:u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: EUSM4djL  
TqJ @l  
template < class Action > !v2/sq$G  
class picker : public Action aH;AGbp  
  { [w}-)&c  
public : sd4eG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _HM?p(H@  
  // all the operator overloaded A"r<$S6  
} ; j~_iv~[  
+aOevkY]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9o,Eq x4J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TJYhgna  
xy`Y7W=  
template < typename Right > 8K2@[TE=5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l]wfL;u  
  { '7oR|I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l4DBGZB  
} q=^;lWs4  
qBF|' .$^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9ug4p']  
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。 hV $Zr4'  
";dS~(~  
template < typename T >   struct picker_maker \asn^V@"zz  
  { XR]bd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;):;H?WS|A  
} ; `Ku:%~$/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NtGJpT4YX  
  { aMu6{u6  
typedef picker < T > result; -f?  
} ; n U=  
Lvt3S .l  
下面总的结构就有了: ok6t| 7sq  
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。 Gt{%O>P8t  
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。 {_tq6ja-<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0J?443A Y  
至此链式操作完美实现。 @V>]95RX  
Yv=L'0K&  
:UT \L2 q=  
七. 问题3 U _pPI$ =  
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。 OfrzmL<K  
v,opyTwG|  
template < typename T1, typename T2 > $<nD-4p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O!>#q4&]  
  { xVsI#`<a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mm_)=Ipj>  
} O-.G("  
K 91O$'J  
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: Y*b$^C%2  
X\BFvSv8C  
template < typename T1, typename T2 > N5W!(h)  
struct result_2 gb!0%*   
  { 5OPvy,e6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G5|nt#>  
} ; dB~A4pZa  
;^JMX4[  
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? 3\ ]j4*i!  
这个差事就留给了holder自己。 k@9hth2Q  
    A1;'S<a  
7%$3`4i`O  
template < int Order > .|CoueH  
class holder; f#Ud=& >j  
template <> o5Rv xGN  
class holder < 1 > x?rd9c  
  { / \qzTo  
public : .Erv\lv*  
template < typename T > EPwU{*F  
  struct result_1 VI|2vV6?  
  { )Ko~6.:5H  
  typedef T & result; z(,j)".  
} ; +P+h$gQ  
template < typename T1, typename T2 > >KQ/ c  
  struct result_2 <iH   
  { 4lCbUk[l  
  typedef T1 & result; ` >>]$ZJ  
} ; PDH|=meXM  
template < typename T > 4h?@D_{k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zqf ovG  
  { F<iV;+  
  return (T & )r; 9s!R_R&W.  
} _s<BXj  
template < typename T1, typename T2 > 'A3*[e|OS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]N\D^`iQ  
  { K}N~KDW R|  
  return (T1 & )r1; d" 0&=/  
} Ya~Th)'>q  
} ; OZz/ip-!lc  
Zcw <USF8  
template <> {|0YcL  
class holder < 2 > 9*~";{O.Oa  
  { *yHz#u'  
public : R4b!?}d  
template < typename T > *Cp:<M nd  
  struct result_1 b%x=7SMXO  
  { XL44pE m  
  typedef T & result; `c ^ ">L  
} ; [uJS. `b  
template < typename T1, typename T2 > )x?)v#k  
  struct result_2 W@z xGH$z>  
  { 2^=.f?_YR  
  typedef T2 & result;  6shN%  
} ; ;P}007;  
template < typename T > X%og}Cfi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sEKF  
  { :_F 8O  
  return (T & )r; ^Nds@MR{8'  
} c M<08-:v  
template < typename T1, typename T2 > 4Wvefq"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oV9{{  
  { M @G\b^"  
  return (T2 & )r2; 7/KK}\NE  
} f`rI]v|@  
} ; cM,g, E}  
;jQ^8 S  
6~>h;wC  
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> >。 X,lhVT |  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t+pA9^$[ `  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `WMU'ezF  
Z;tWV%F5  
return l(i, j) = r(i, j); (["V( $  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oO7)7$|1  
ang~_Ec.  
  return ( int & )i; NYKYj`K  
  return ( int & )j; ;gAL_/_  
最后执行i = j; B7Zi|-F  
可见,参数被正确的选择了。 +~:OUR*>  
{wk#n.c  
owyQFk  
lqO>Q1_{K  
A@Zqh<,Ud  
八. 中期总结 M+j*5wNy  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8N |K   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GpO*As_2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FI$ -."F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^xScVOdP  
" &`>+Yw  
m;1/+qs0  
9s7TLT k  
N9*QQ0  
I\M }Dxpp  
九. 简化 ]Nssn\X7  
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。 >Y\?v-^~;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OwNo$b]h`  
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: @.)[U:N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xzFQ)t&  
  +-*/&|^等 3 _!MVT  
2. 返回引用。 ,_<|e\>~  
  =,各种复合赋值等 X(.[rC>  
3. 返回固定类型。 48 0M|^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) amX1idHo^  
4. 原样返回。 1D!MXYgm1b  
  operator, WjSu4   
5. 返回解引用的类型。 ?'H+u[1.  
  operator*(单目) cf ^i!X0  
6. 返回地址。 U 9Ea }aN  
  operator&(单目) M ' %zA;Wl  
7. 下表访问返回类型。 $Xu/P5  
  operator[] `PI*\t0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O'@[ f{  
  operator<<和operator>> mC-wPi8  
@Cx goX^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >lyE@S sA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -eD]gm  
}J-e:FUF#  
template < typename Left > 1_;{1O+B  
struct value_return *(5T?p[7  
  { D#`>p  
template < typename T > 0%q H=do6  
  struct result_1 se]&)%p[  
  { f+1'Ah0'E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oIj -Y`92!  
} ; =&Tuh}  
"(dI/}  
template < typename T1, typename T2 > 8GjETq%}  
  struct result_2 u]`0QxvZ  
  { yh|+Usa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9:=:P>  
} ; 3^$=XrD  
} ; Bc-/s(/Eq  
kkMChe};5  
m6}_kzFz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {.;qz4d`  
hM>.xr  
下面我们来剥离functor中的operator() 8TU(5:xJo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K:Z(jF!j  
=FiO{Aw`N  
return l(t) op r(t) ^j10 f$B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PY3bn).uR  
return op l(t) jffNA^e  
return op l(t1, t2) a0PU&o1EF  
return l(t) op voTP,R[}85  
return l(t1, t2) op [f[Wz{Q#Y  
return l(t)[r(t)] M"qS#*{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T5I#7LN#  
a<E9@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %q9"2] cR  
单目: return f(l(t), r(t)); 2|WM?V&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fU$_5v4  
双目: return f(l(t)); G+k wG)K  
return f(l(t1, t2)); vfXNN F  
下面就是f的实现,以operator/为例 o-AF_N  
]ZW-`UMO  
struct meta_divide |B'4wF>  
  { SXvflr] =m  
template < typename T1, typename T2 > xD~r Q$6sI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Je40vO[  
  { .Y8P6_  
  return t1 / t2; iC>%P&|-)|  
} 7fSNF7/+  
} ; 0L,!o[L*  
XJy.xI>;  
这个工作可以让宏来做: 0_Elxc  
/iAhGY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @0C[o9  
template < typename T1, typename T2 > \ CPeu="[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NpKyrXDJv  
以后可以直接用 dD~H ft  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f5{|_]q]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <r>Sj /w<D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2dHsM'ze  
x'OP0],#  
* {~`Lw)y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +9pock  
0M&~;`W}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n6M#Xc'JA  
class unary_op : public Rettype  s_+.xIZ  
  { F;kKn:XL  
    Left l; )`ixT)   
public : X%N!gy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ._<, Eodv  
+uTl Lu;MT  
template < typename T > )l! `k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Bdh`Ot-!  
      { HD2C^V2@M  
      return FuncType::execute(l(t)); ZH>i2|W<  
    } T\= #y  
Zs-lN*u7.  
    template < typename T1, typename T2 > (\r^ 0>H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /0fHkj/J=B  
      { kt\,$.v8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EA9.?F  
    } jENC1T(  
} ; g>w {{G  
".N{v1  
'|) ,?  
同样还可以申明一个binary_op u?g&(h  
.n4{xQo,EJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^w"hA;  
class binary_op : public Rettype >}2 ,2  
  { /lPnf7  
    Left l; =PNkzFUo  
Right r; l?V#;  
public : A"s?;hv\fS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j{2 0  
Dv` "3  
template < typename T > r:E4Wi{\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }[drR(]`dO  
      { _8F;-7Sz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C]l)Pz$  
    } bmi",UZ:F  
yHlQKI  
    template < typename T1, typename T2 > 11Qi _T\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pzUr9  
      { .X"&k O>G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I&gd"F _v}  
    } b!Nr  
} ; J7aYi]vI  
/me ]sOkn  
@p}_"BHYWt  
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 %hw4IcWJ|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K IR3m )  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LpSF*xm  
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。 !<VP[%2L~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }~ N\A  
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。。。 Ea'jAIFPpO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \/gf_R_GN  
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) bb\XZ~)F  
下面是修改过的unary_op 3 |LRb/|  
:D;pDl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q #7Nk)<.  
class unary_op r$'.$k\  
  { Nh/i'q/  
Left l; *qAG0EM|  
  vWrTB   
public : ?EPHq, E  
WS(m#WFQr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f8=qnY2j  
{<gX~./]c  
template < typename T > e{Vn{.i,5  
  struct result_1 ,F` 1VpTd8  
  { So e2Gq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f7!48,(fB  
} ; :%j"l7=>  
)Y'g;  
template < typename T1, typename T2 > ZNk[Jn [.  
  struct result_2 ,/TmTX--d  
  { NZADHO@0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .f. tPm  
} ; nN@ Ch  
"x HK*  
template < typename T1, typename T2 > U 0~BcFpD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {D(l#;,iX2  
  { Qt_KUtD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ad47 42  
} Tz.okCo]z  
?u".*!%  
template < typename T > f8qDmk5s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D+! S\~u  
  { |8[!`T*s  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2J$vX(  
} BhbfPQ  
tlg}"lY  
} ; &+ PVY>q  
%H&WihQ  
=_g#I  
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 a.JjbFL  
好啦,现在才真正完美了。 |22vNt_  
现在在picker里面就可以这么添加了: `' EG7  
qdKqc,R1{  
template < typename Right > 3XQe? 2:<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5 $$Cav  
  { X%JyC_~<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q8QB{*4  
} vdB2T2F  
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。 n _ ?+QF  
Xo[cpcV  
Q)M-f;O  
q@XJ,e1A  
^-n^IR}J  
十. bind (vzYgU,  
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。 ~&F|g2:  
先来分析一下一段例子 _y>drvg  
$FX$nY  
gGBRfq>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aK|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :"Tkl$@,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 89{;R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 uR.pQo07y<  
我们来写个简单的。 V lO^0r^z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FV aC8Kw  
对于函数对象类的版本: z[R dM#L  
'NfsAE  
template < typename Func > 6-/W4L)?>  
struct functor_trait qvGm JN0  
  { COw!a\Jl  
typedef typename Func::result_type result_type; 0Bkz)4R  
} ; Cc`-34/%  
对于无参数函数的版本: a MFUj+^  
tQUKw@@Q  
template < typename Ret > upZc~k!1\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #*"V'dj;e  
  { <&O*' <6C  
typedef Ret result_type; a|4D6yUw|  
} ; n&|N=zh  
对于单参数函数的版本: L>E{~yh  
eLXL5&}`fh  
template < typename Ret, typename V1 > oTXIs4+G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kjdIk9 Y  
  { (f_J @n  
typedef Ret result_type; q*Hg-J}  
} ;  ^4Xsdh5  
对于双参数函数的版本: 45< gO1  
/0|1xHs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \ISg6v{/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Le bc @,  
  { r)Zk-!1  
typedef Ret result_type; `/N={  
} ; t:P]bp^#  
等等。。。 .H qJ)OH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <ME>#,  
&sBD0R(a  
template < typename Func > ?2,D-3 {  
struct func_return 0o6o<ggi  
  { Jc]66   
template < typename T > LN<rBF[_:f  
  struct result_1 @W$ha y  
  { ~7g$T Ae{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8Exky^OT|  
} ; ?@FqlWz,  
EK0~ 3HSZ  
template < typename T1, typename T2 > V\r{6-%XiW  
  struct result_2 8<C@I/  
  { $9X?LGUz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v JVh%l+  
} ; }''0N1,/  
} ; NYG!\u\Rm  
:5T=y @  
~EXCYUp4v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R~[~(`/S  
F  Qk  
template < typename Func, typename aPicker > S'ms>ZENC  
class binder_1 HUCJA-OZGL  
  { >py[g0J  
Func fn; o~"Y_dLsW  
aPicker pk; 5_L,7\5#  
public : vZ$E [EG}  
VGxab;#,:3  
template < typename T > .j|uf[?h  
  struct result_1 /Qef[$!(  
  { @H+L1H%9n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9(z) ^ G  
} ; o.Y6(o  
CH| cK8q  
template < typename T1, typename T2 > 8+".r2*_iO  
  struct result_2 fB,eeT1v?h  
  { $ywROa]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0a<h,s0"2  
} ; 8tna<Hx  
/7p(%vr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 41+WIa L  
l`:u5\ rM  
template < typename T > }m5()@Q}a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AcXVfk z  
  { % a.T@E  
  return fn(pk(t)); kZrc^  
} PN<Vqt W  
template < typename T1, typename T2 > EfpMzD7/(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ij =NcP  
  { ]SPuNBsy)  
  return fn(pk(t1, t2)); :2 :VMIa  
} 1-PlRQs.1  
} ;  iD])E/  
z#P`m,~t0  
`{ HWk^  
一目了然不是么? Ty~z%=H  
最后实现bind .\ya  
WQiRbbX  
soQ[Zg4}  
template < typename Func, typename aPicker > O`GF |  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r%ebC   
  { OW@)6   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^EkxZ4*g  
} 5jwv!L<n  
bqA`oRb\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V mQ'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mT UoFXX[  
&=n/h5e0t&  
十一. phoenix %xQ'i4`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9y5JV3  
RjO0*$>h  
for_each(v.begin(), v.end(), !7)#aXt&  
( }BL7P-km  
do_ cZ)mp`^n7  
[ &nI>`Q'  
  cout << _1 <<   " , " Qo^(r$BD  
] I_Gz~qk6  
.while_( -- _1), !~R<Il|B  
cout << var( " \n " ) !.t D.(XP  
) 74:~F)BP  
); rKFnivGT  
5$Kj#9g-#  
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: >qr/1mW  
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 (y&sUc9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B9$f y).Gp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GRkN0|ovfj  
|>'N^   
M eep  
template < typename Cond, typename Actor > *l"CIG'  
class do_while c?. i;4yh  
  { w%X@os}E  
Cond cd; GbZ~e I`,2  
Actor act; WcY_w`*L  
public : 42 lw>gzr!  
template < typename T >  zy"k b  
  struct result_1 L]!![v.VY  
  { #ley3rJW]  
  typedef int result_type; !!V1#?0jw  
} ; -Q JPJ.  
v7KBYN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {7]maOg>7J  
pmWy:0R  
template < typename T > v@q&B|0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .|hsn6i/-  
  { |W=-/~X  
  do -vT{D$&1  
    { X;UEq]kcmn  
  act(t); ){'<67dK  
  } /d:hW4}<}.  
  while (cd(t)); Yk?q\1  
  return   0 ; B&B:P  
} DQP!e6Of  
} ; W SxoGly  
srAWet  
~TS!5Wiv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8]b;l; W5  
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。 \9` ~9#P  
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。 ?a% F3B  
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。 Y~{<Hs  
下面就是产生这个functor的类: ZN;ondp4  
esBv,b?*  
[r3sk24  
template < typename Actor > Eri007?D  
class do_while_actor $%"hhju  
  { N"G\ H<n  
Actor act; '\op$t/  
public : w2XHY>6];  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z[<Na3]  
(GpP=lSSeY  
template < typename Cond > [M%? [E}>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &oHr]=xA  
} ; +>*=~R  
oQm XKV+[v  
r nr-wUW@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g}R Cjl4  
最后,是那个do_ T8|?mVv s  
#5{xWMp/0  
KU oAxA  
class do_while_invoker \zFCph4  
  { c*E7nc)u  
public : \mJR^t  
template < typename Actor > ~1}fL 1~5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j$/#2%OVN  
  { U\qbr.<  
  return do_while_actor < Actor > (act); b1i~F45h  
} <8kCmuGlk  
} do_; LA lX |b  
>Ovz;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d-e/0F!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G!I5Er0pdy  
最后来说说怎么处理break和continue CdmpKkq#  
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。 w+*rbJ  
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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