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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }7$\F!R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Pr<?E[  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, CWkm\=  
No[xf9>t  
&F#X0h/m=  
bi^LpyEn  
  class filler A|>a Gy  
  { wCvD4C.WH  
public : kX1hcAa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zMrZ[AU  
} ; 7<.f&1MgI  
=GR Em5  
'~ ]b;nA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ijhMJ?3  
{/7'uD\ H  
v;K\#uc_  
JmYi&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "E2 g7n&  
. ~|^du<X  
0t4i'??  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F"23>3  
v!`M=0k  
YgWnPp  
"Pys3=h  
二. 战前分析 1<R \V  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w\t{'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &2\.6rb.  
y6j TT%  
%n}]$ d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M(3E b;`   
  /* --------------------------------------------- */ 6 *8Ge  
vector < int *> vp( 10 ); % 9WWBxS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *`jEg=)  
/* --------------------------------------------- */ ZRxB"a'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i&LbSxUh9  
/* --------------------------------------------- */ r?V|9B`$p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mU&J,C  
  /* --------------------------------------------- */ qbAoab53  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); alu`T c~  
/* --------------------------------------------- */ /|DQ_<*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <g%xo"  
t1~*q)!Mo  
L,kF]  
sU}e78mh  
看了之后,我们可以思考一些问题: vOP[ND=T  
1._1, _2是什么? mA>Pr<aV:  
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。 Sdt @"6  
2._1 = 1是在做什么? ,vhR99g{  
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。 gVl#pVO`N  
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。 h'jnc.  
yWK[@;S]%  
IaF79}^  
三. 动工 d~_OWCg`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l/I W"A  
iCEX|Tj;  
n+i}>3'A  
H5aUZ=  
template < typename T > _88~uYG  
class assignment `H|g~7KD&  
  { I%s/h4x^B[  
T value; E|fPI u  
public : $ `ho+  
assignment( const T & v) : value(v) {} . }1!MK5  
template < typename T2 > BW*zj=N%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }gn0bCJy  
} ; <=`@`rm{  
F% |(pHk  
kR_[p._  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PRUGUHY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C eg6 o &^  
u@|yw)  
#\M<6n{  
EagI)W!s[  
  class holder Fq3;7Cq=hD  
  { [zfGDMG&  
public : KVntBe]I  
template < typename T > NSkI2>+P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P6?Q;-\q0  
  { w7W-=\Hvh  
  return assignment < T > (t); #nd,cn  
} X3>(K1  
} ; i}YnJ  
5u8Sxfm",  
z(=:J_N  
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: MWuVV=rd8a  
$200?[  
  static holder _1; !`WuLhB`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g?`J,*y  
O//e0?]W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BOG )JaDW  
而不用手动写一个函数对象。 a"zoDD/  
83 n: h08  
bM'AD[  
h Na<LZ  
四. 问题分析 4>W`XH  
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。 4j*}|@x  
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。 J B|I/\(A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q}!4b'z^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Cr` 0C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dn[1BWM/7  
'tbb"MEi4  
五. 问题1:一致性 xI@~Ig  
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?| 9NT;^K^ I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >&VL2xLy  
1gE`_%?K  
struct holder D)_Ei'+*l  
  { |h7v}Y  
  // s :ruCS  
  template < typename T >  g{%';  
T &   operator ()( const T & r) const qj1z>,\  
  { WdT|xf.Q&  
  return (T & )r; FMn&2fH  
} -db+Y:xUZ  
} ; Trrh`@R  
<-F"&LI{<  
这样的话assignment也必须相应改动: xeI{i{8  
\p$0  
template < typename Left, typename Right > D}T, z  
class assignment x}{VHp`|ld  
  { b5DrwX{Ff  
Left l; yShHFlO=  
Right r; o$O,#^  
public : aW"!bAdx`,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F(<8:`N;G  
template < typename T2 > +a/o)C{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {Fi@|'  
} ; :j ~5(K"  
7mM;Q  
同时,holder的operator=也需要改动: O[ !o1.  
%U GlAyj  
template < typename T > >v[(w1?rX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9HX+sB M  
  { {n]sRz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H#inr^Xa  
} E: GJ$I  
$J6.a!5IE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LzRiiP^q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lQBM0|n  
Gq*)]X{U a  
return l(rhs) = r; ~8*oGG~s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YJ$ewK4E#.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B5:g{,C  
er0D5f R  
template < typename Tp > yf)`jPM1<  
class constant_t -`OR6jd  
  { 91H0mP>ki  
  const Tp t; l,.?-|Poa  
public : h '[vB^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]ufW61W6Ci  
template < typename T > )\-";?sYky  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (L$~ zw5gr  
  { |8 bO5l:  
  return t; {ah=i8$  
} * Xoscc  
} ; It4z9Gh  
U$)Hhn|X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C8EC?fSQ  
下面就可以修改holder的operator=了 /\rq$W_  
<(4#4=ivP  
template < typename T > ,SF.@^o@a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Eap/7U1Q  
  { = O1;vc}AA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Da [C'm=  
} N@6OQ:,[F  
Z=@)  
同时也要修改assignment的operator() 6 ]Oxx{|}  
0j(jJAE.  
template < typename T2 > B#"|5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WuFwt\U  
现在代码看起来就很一致了。  J4"swPf  
_-]!;0E IV  
六. 问题2:链式操作 *W12Rb2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GQ2PmnV +  
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。 @b\ 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。 -Zg @D(pF  
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。 Reu{   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *Ca)RgM  
JA(fam~{  
template < typename T > RX5.bVp eE  
struct result_1 kLt9; <L  
  { ;#s}b1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; liqR#<  
} ; iN_D8dI  
qQOD  
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: ,|X+/|gm  
>:E* 7  
template < typename T > 4iNbK~5j  
struct   ref HI\f>U  
  { `%M-7n9Y  
typedef T & reference; ^YR|WKY  
} ; qzA]2'~Q  
template < typename T > ;Q=GJ5`B  
struct   ref < T &> RP,:[}mPl  
  { rN1U.FRe/  
typedef T & reference; a4( ?]ND~6  
} ; =6L*!JP<  
<*"pra{3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s`=/fvf.  
:X1cA3c!  
template < typename T > Sf&?3a+f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5m^Hi} S _  
  { $iqi:vY  
  return l(t) = r(t); {(Og/[  
} d"I28PIS"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (+UmUx=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zD2.Q%`IM  
nFe` <Al$N  
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 tyuk{* Me:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: - LiPHHX<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4e@&QOo`Cu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1a&/Zlr  
最后的布局是: LgP>u?]n  
                Add VJN/#   
              /   \ 3zB|!p C6s  
            Divide   5 DhLr^Z!h3;  
            /   \ NTm<6Is`  
          _1     3 v`S2M  
似乎一切都解决了?不。 4L=$K2R2r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 JFRpsv  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }UKgF.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &_9YLXtMi;  
7deAr$?Wx  
template < typename Right > n .f4z<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eC6>yD6D  
Right & rt) const |5=~(-I>@  
  { By?nd)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C}b|2y  
} @s%X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uW}Hvj;0a*  
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。 ]?0{(\  
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。 tYs8)\{  
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。 `FA) om  
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。 *.," N}  
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? ePp[m zg6  
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: v:r D3=M-  
t=n+3`g  
template < class Action > h6u2j p(+  
class picker : public Action "7=bL7wM&  
  { ;asm 0H(  
public : MV:W@)rg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o]Z _@VI  
  // all the operator overloaded >=if8t!  
} ; 2E^"r jLm  
{(rf/:X!p  
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。 ,~(|p`  
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: QVIcb ;&:}  
In f9wq\  
template < typename Right > 9s! 2 wwh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /~40rXH2C  
  { Hm>-LOCcl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7\mDBG  
} :?HSZocf  
%'N$l F"]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !*&4< _  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w6vLNX  
N 0+hejz  
template < typename T >   struct picker_maker jm+ V$YBP  
  { \B_i$<Sz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0|g[o:;fl_  
} ; 5XDgs|8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mge#YV::  
  { .>}BNy  
typedef picker < T > result; (Aorx #z  
} ; G.E[6G3  
Y?<)Dg.[  
下面总的结构就有了: OY:u',T  
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。 4S tjj!ew  
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。 wfE^Sb3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TN5>"? ?"  
至此链式操作完美实现。 $]C=qM28-  
j !`B'{cH  
IroPx#s:i  
七. 问题3 RT,:hH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I!P4(3skAB  
c&E]E(  
template < typename T1, typename T2 > i0>]CJG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2HD:JdL  
  { <:">mV+/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S#tY@h@XV  
} @OzMiN  
*Ddi(`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \/ErPi=g  
b]T@gJ4H=  
template < typename T1, typename T2 > sf$o(^P9\A  
struct result_2 M 7rIi\4K4  
  { ?E6^!4=,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xw t`(h[u  
} ; >{wuEPA  
];1R&:t  
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? \9`#]#1bx5  
这个差事就留给了holder自己。 `<U5z$^QTw  
    (,B#t7ka  
2s\BY%XY  
template < int Order > ~Wei|,w'<  
class holder; /`3 #4=5-  
template <> ?{6s58Q{  
class holder < 1 > wksl0:BL  
  { {e"dm5  
public : (5a1P;_Y  
template < typename T > rQb7?O@-  
  struct result_1 ; b*i3*!g  
  { Y%@hbUc}x9  
  typedef T & result; eVJ^\z:4  
} ; @}&_Dvf  
template < typename T1, typename T2 > $=)gpPT  
  struct result_2 ?IF)+]  
  { du_4eB  
  typedef T1 & result; G69GoT  
} ; +.kfU)6@  
template < typename T >  U>a\j2I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jxa4hM0  
  { Hr^3`@}#1  
  return (T & )r; g9~]s 9  
} pDl3!m  
template < typename T1, typename T2 > nS9wb1Zl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _MuZ4tc  
  { 02=lsV!U  
  return (T1 & )r1; r@kP*  
} |ZiC`Nt  
} ; %S \8.  
x`%JI=q  
template <> S\=1_LDx"  
class holder < 2 > -1u9t4+`  
  { .4-,_`T?  
public : -oP'4QVb  
template < typename T > \+ 0k+B4a  
  struct result_1 = a}b+(R  
  { "N5!mpD"  
  typedef T & result; mbxbEqz  
} ; }D;WN@],  
template < typename T1, typename T2 > (V?:]  
  struct result_2 _zMgoc7  
  { =Vw 5q},3  
  typedef T2 & result; 69G`2_eKCp  
} ; Ba'LRz  
template < typename T > Bd~1P/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T.m mmT  
  { k[kju%i4  
  return (T & )r; ._PzYE|m2  
} ~}"]&%Q{J  
template < typename T1, typename T2 > ?LK 2g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1P(&J  
  { p B;3bc  
  return (T2 & )r2; SUM4Di7  
} <RNJ>>0  
} ; =] C]=  
c>"cX&  
N<(.%<!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U#&7p)4(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F4L;BjnJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Tr0B[QF  
i0jBZW"_1$  
return l(i, j) = r(i, j); 'T<iHV&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VVP:w%yW  
~m^ #FJu  
  return ( int & )i; Z|" p*5O,  
  return ( int & )j; ~{,X3-S_H  
最后执行i = j; NKb1LbnZ*y  
可见,参数被正确的选择了。 )Gw~XtB2  
G  uQ=gN  
UFAL1c<V  
^z6_Uw[  
jh2t9SI~  
八. 中期总结 #n0Y6Pr  
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: RPd}Wf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,JU@|`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fjk\L\1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0sca4G0{  
Bw%Qbs0Q  
+5VLw  
QTX8 L  
w@JKl5  
)WT>@  
九. 简化 ;2'q_Btk4  
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。 Urr#N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X3'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: l7#yZ*<v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B(xN Gs  
  +-*/&|^等 >{\7&}gz  
2. 返回引用。 < -W*$?^  
  =,各种复合赋值等 MUfG?r\t  
3. 返回固定类型。 Q'_z<V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tyaA\F57  
4. 原样返回。 B#/Q'V  
  operator, ;4N;D  
5. 返回解引用的类型。 >h0-;  
  operator*(单目) M9zfT !-  
6. 返回地址。 {pM?5"M MJ  
  operator&(单目) ok|qyN+  
7. 下表访问返回类型。 V,rq0xW  
  operator[] 3gd&i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oy<WsbnS  
  operator<<和operator>> 8JmFi  
Uf}\p~;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C4TE-OM8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s(X;Eha  
,^#yo6-  
template < typename Left > KM^ufF2[  
struct value_return y~()|L[  
  { ")=X4]D  
template < typename T > q.,JVGMS  
  struct result_1 23 ~ Sjr  
  { Xy5e5K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ vqa7~}m  
} ; R<OI1,..r  
sc,Xw:YO  
template < typename T1, typename T2 > o=0]el^A  
  struct result_2 =s<( P1|"  
  { {e|[%reSkg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z+@2"%W  
} ; E Cyyl  
} ; U8 nH;}i  
[jmd  
!.d@L6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V+O"j^Z_J  
9K1oZ?)_z  
下面我们来剥离functor中的operator() %2v4<icvq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L|p Z$HB  
Ol!ntNhXm  
return l(t) op r(t) _%QhOY5tv"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +SwR+H)?  
return op l(t) pR~U`r5z  
return op l(t1, t2) 8<Hf" M  
return l(t) op 5LOo8xN  
return l(t1, t2) op z[Xd%mhjO  
return l(t)[r(t)] P#AW\d^"B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TqnT S0fx  
>y,-v:Vy  
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: thhwN A  
单目: return f(l(t), r(t)); Dc,I7F|%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ 0M'7q'  
双目: return f(l(t)); c"[cNZo  
return f(l(t1, t2)); :Y[LN  
下面就是f的实现,以operator/为例 <i,U )Tt^C  
)= =Jfn y  
struct meta_divide 6Oy$gW)  
  { )rC6*eR  
template < typename T1, typename T2 > r(P(Rj2~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lv04g} W  
  { H- $)3"K  
  return t1 / t2; x9JD\vZ  
} >D4# y  
} ; d QqK^#  
Oeok ;:  
这个工作可以让宏来做: `^)jLuyu  
<[-nF"Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pS:4CNI{  
template < typename T1, typename T2 > \ o,)?!{k}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <*qnY7c&N;  
以后可以直接用 mGK|ihYu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c I4K+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w 47tgPPk  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `7r@a  
maNl^i  
B\XKw'   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xU4 +|d  
;<ZLc TL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \RG8{G,  
class unary_op : public Rettype  bJX)$G  
  { J|qZ+A[z  
    Left l; ax<?GjpM  
public : o6uJyCO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~GZY5HF  
):[7E(F=  
template < typename T > o{y9r{~A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MB~=f[cUnd  
      { 6 |PrX L&  
      return FuncType::execute(l(t)); s*-n^o-  
    } TIQkW,  
I+tb[*X+  
    template < typename T1, typename T2 > NeE t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c"B{/;A  
      { G6$kv2(k`@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;5659!;  
    } .N ,3 od@  
} ; AT2nVakL  
75XJL;W #  
kH G"XTL  
同样还可以申明一个binary_op 8; 0A g  
e?8HgiP-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '/^qJ7eb  
class binary_op : public Rettype 7+\+DujE$  
  { =4FXBPoQK  
    Left l; KbA?7^zo`  
Right r; n $$SNWgM  
public : tp63@L|Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n(;|q&3  
tFp Ygff<  
template < typename T > n[lJLm^(_C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\4h<M  
      { {y=j?lD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K/IWH[  
    } ]&lY%"U$i  
_./Sk|C  
    template < typename T1, typename T2 > 1;Ou7T9w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wea-zN  
      { CxwoBuG=?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LG9+y  
    } jIC_[  
} ; %C| n9*  
'"SEw w  
l`#4KCL(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 pKpUXfQu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n*[XR`r}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;:\<gVi:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <G|(|E1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _`&m\Qe>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 I ?gSG*m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A%KDiIA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A kC1z73<  
下面是修改过的unary_op I|gB@|_~  
|}BL F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \Q0[?k  
class unary_op 2mVD_ s[`  
  { Oo5w?+t  
Left l; `6~Aoe  
  "s0)rqf<  
public : 2$+bJJM  
WW4vn|0v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1w@(5 ^V  
TN+iA~kQ  
template < typename T > 42G)~lun-d  
  struct result_1 :XZU&Sr"  
  { 6e9,PS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +6HVhoxU#  
} ; [>8}J "  
k/#&qC>]  
template < typename T1, typename T2 > l;R%= P?'F  
  struct result_2 e7Xeo+/  
  { 6#7Lm) g8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m$}R%  
} ; KL1/^1  
\^L`7cBL  
template < typename T1, typename T2 > e!N:,`R 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BTGv N %  
  { RYQ<Zr$!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #@YPic"n7`  
} l?Udn0F  
uwzvbgup?  
template < typename T > g!@<n1 L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q rJ`1  
  { n.'8A(,r3  
  return OpClass::execute(lt(t)); O#:$^#j&  
} \F1_lq;K  
WIC/AL'  
} ; k1w_[w [  
6& e3Nt  
i2E )P x  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ehzM) uK  
好啦,现在才真正完美了。 "c3Grfoz  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0b+Wc43}K  
Jj!vh{  
template < typename Right > I4/8 _)b^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g7}Gip}.>  
  { t3*wjQ3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =mS\i663  
} nKPYOY8^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s )noo  
[~-9i &Z  
q)LMm7  
:o0JY= 5  
;&< {ey  
十. bind (D#B_`;-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Oft-w)cYz,  
先来分析一下一段例子 -I*^-+>H  
H$=e -L`@  
= s>T;|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vq2y4D?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HG^B#yX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .{ocV#{s  
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。 jF ^~p9z  
我们来写个简单的。 msP{l^%0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rID#`:Hl-|  
对于函数对象类的版本: EN$2,qf  
K-bD<X  
template < typename Func > *W.C7=  
struct functor_trait <;vbsksZeH  
  { f,h J~  
typedef typename Func::result_type result_type; h].<t&  
} ; "$#xK|t  
对于无参数函数的版本: ;YA(|h<  
|SoCRjuCPM  
template < typename Ret > }YB*]<]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :o|\"3  
  { \w/yF4,3<w  
typedef Ret result_type; `IP/d  
} ; +ln9c  
对于单参数函数的版本: ^V?<K.F  
ozmrw\_}[  
template < typename Ret, typename V1 > UJD 0K]s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (U&tt]|  
  { Li!Vx1p;u.  
typedef Ret result_type; )m`<H>[Eb=  
} ; Rn}l6kbM  
对于双参数函数的版本: gp5_Z-me  
*,e:]!*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]JCvyz H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zz+$=(T:M  
  { KC/=TSSXd.  
typedef Ret result_type; (\\eo  
} ; r[2ILe  
等等。。。 }Ga\wV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gRCdY8GH  
6g|*`x{  
template < typename Func > d ^^bke$~  
struct func_return GGNvu )"  
  { BzkooJ  
template < typename T >  3L< wQ(  
  struct result_1 7op`s5i  
  { v4u5yy_;(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #yI mKEYX  
} ; d:#yEC  
_2h S";K  
template < typename T1, typename T2 > SG6kud\b  
  struct result_2 H<VTa? n  
  { _y),J'W^3u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tz5e"+Tz  
} ; W=j[V Oq  
} ; Cbg!:Cws  
FKIw!m ~  
ZIf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5* j?E  
/I1h2 E  
template < typename Func, typename aPicker > 0rOfrTNOz%  
class binder_1 )k\H@Dy%$  
  { +1uF !G&l  
Func fn; b<a4'M  
aPicker pk; Fpm|_f7  
public :  `7 vHt`  
B|R@5mjm  
template < typename T > Sx708`/Ep  
  struct result_1 ]Y%Vio  
  { 9`1O"R/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .LZwuJ^;  
} ; ).Fpgxs  
@aAW*D~-J  
template < typename T1, typename T2 > |%J{RA  
  struct result_2 -7*ET3NSI/  
  { v/](yT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Yo,*,y31  
} ; brW :C? }  
3?c3<`TW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5k`l $mW{  
x,rlrxI  
template < typename T > >64P6P;S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uEktQ_u[  
  { +@94;me  
  return fn(pk(t)); 8"U. Hnu  
} Fgp]l2*  
template < typename T1, typename T2 > mp=z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !D@ZYK;  
  { i&5XF  
  return fn(pk(t1, t2)); { &"CH]r  
} spdvZU=}  
} ; qT%FmX  
I$<<(VWH  
ex::m&  
一目了然不是么? P,xKZ{(  
最后实现bind q?4p)@#   
-n=^U  
Ont%eC\  
template < typename Func, typename aPicker > `}(b2Hc>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jz7!4mu  
  { e8pG"`wM8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F ~^Jmp7Y  
} `V`lo,"\  
luo   
2个以上参数的bind可以同理实现。 '^No)n\`  
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。 O_ChxX0KP  
QWD'!)Zb  
十一. phoenix xD5:RE~g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L\@I*QP  
UJM1VAJ0  
for_each(v.begin(), v.end(), V8rx#H~  
( LS7, a|  
do_ %/|9@er  
[ W+PJZn  
  cout << _1 <<   " , " HkO7R `  
] *VFf.aPwYi  
.while_( -- _1), h-G)o[MA  
cout << var( " \n " ) YE|SKx@  
) Tw""}|] g  
); mS^tX i5hg  
]L9s%]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: Yzh"1|O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7* yzEM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y9x w 9l'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U%<koD[,  
t=Xv;=daB  
do*EKo  
template < typename Cond, typename Actor > |N%fMPKa  
class do_while K_RjX>q%N  
  { X~lVVBO  
Cond cd; ^>jwh  
Actor act; NWMFtT  
public : \.-}adKg  
template < typename T > q35f&O;  
  struct result_1 Fs9I7~L3  
  { \QYFAa  
  typedef int result_type; / c AUl  
} ; M luVx'  
B"!l2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [co% :xJu  
thifRd$4  
template < typename T > ] Hztb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c_vqL$Dl  
  { I@yCTl uV$  
  do uI1 q>[  
    { v":x4!kdX  
  act(t); P_*" dza  
  } Urr@a/7  
  while (cd(t)); 45,1-? -!  
  return   0 ; X]wRwG  
} 9 }PhN<Gd  
} ; KG|n  
^eo|P~w g  
de p=&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PH+S};Uxv  
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。 /5Oa,NS7  
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。 mi,E-  
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。 l'/R&`-n  
下面就是产生这个functor的类: g*03{l#P  
@zU6t|mhz  
$}>+kHoT{  
template < typename Actor > 2O.i\cH  
class do_while_actor ]G5 w6&d  
  { /v- 6WSN  
Actor act; }\\KYyjY  
public : _'{_gei_P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @?yX!_YC  
]yK7PH-{L  
template < typename Cond > BG6B :  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OY;*zk  
} ; Gd-'Z_b  
<<+\X:,  
G Uon/G8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ca7=V/i_a{  
最后,是那个do_ wt!nMQ  
/s@oZ{h  
VyzS^AH K  
class do_while_invoker e4HA7=z  
  { ew#B [[  
public : xv(9IEjt0  
template < typename Actor > mH%yGBp_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const = \'}g?  
  { y9q8i(E0  
  return do_while_actor < Actor > (act); iOU6V  
} *h!28Ya(~  
} do_; gkES5Q  
pA9+Cr!0Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &cxRD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f&BY/ n,  
最后来说说怎么处理break和continue #_6I w`0  
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。 &O9 |#YUq  
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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