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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \~ BDm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8a_[B~  
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, 8[|UgI,>z  
4n %?YQ[t  
kKPi:G52F  
W`"uu.~f  
  class filler +uBLk0/)>  
  { 2_ :n  
public :  P\]B<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 70lfb`  
} ; U,+[5sbo  
v^ /Q 8Q  
 .AYj'Y  
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: `'\t$nU  
rU;RGz6}  
r1<F  
avy"r$v_&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ja SI^go  
 Ug:\  
Qj3a_p$)P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,ZQZ}`x(  
<BO)E(  
!r`,=jK"  
1Nu1BLPm  
二. 战前分析 uZZU{U9h  
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。 _;4 [Q1  
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 n39t}`WIl  
.TE?KI   
R/^u/~<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `+t.!tv!  
  /* --------------------------------------------- */ l~D N1z6`  
vector < int *> vp( 10 ); >6oOZbUY0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |A%<Z(  
/* --------------------------------------------- */ :QWq"cBem  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  J*l4|^i<  
/* --------------------------------------------- */ oQv3GpO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \}~s2Y5j  
  /* --------------------------------------------- */ Y-'78BJk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U xD5eJJ  
/* --------------------------------------------- */ Kf 2jD4z}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fK&e7j`qO  
@:tj<\G]  
G&;j6<hl  
 be e5  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z4){ 7|~a  
1._1, _2是什么? $7QoMV8V  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zE)~0v4  
2._1 = 1是在做什么? Fb/XC:AD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QI]Ih  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Sa"9^_.2#  
'TTUN=y  
~2d:Q6  
三. 动工 .[u> V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g~BoFc.V2~  
c8Q]!p+Yp  
cEe? *\G  
*cTO7$\[  
template < typename T > U$H @ jJ*  
class assignment #wc \T  
  { ^ FZ^6*  
T value; w'X]M#Q><  
public : oo=#XZkk  
assignment( const T & v) : value(v) {} *_ +7ni  
template < typename T2 > Gn)y> AN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "lNzGi-H  
} ; ]I/Vbs  
M0| 'f'  
.)|a2d ~F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G pbC M~x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cECi')  
htm{!Z]s0  
q> s-Y|  
4wi(?  
  class holder w[_x(Ojq;  
  { =SD\Q!fA  
public : \<vNVz7.D  
template < typename T > fbFX4?-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4f~["[*ea  
  { ES<{4<Kpx  
  return assignment < T > (t); _MWM;f`b  
} VD4C::J  
} ; 7Z UiY  
y<XlRTy[}  
+%N KQ'49I  
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><z9hY  
L:M0pk{T  
  static holder _1;  q{die[J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *2}O-e  
;eigOU]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eQO#Qso]  
而不用手动写一个函数对象。 !3oKmL5  
$KjTa#[RX7  
kCUT ^  
w6 2=06`@  
四. 问题分析 Q,Z*8FH=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `(0LK%w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bXYA5wG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h{ lDxOH*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 44\>gI<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7@a 0$coP  
8u2+tB  
五. 问题1:一致性  n i  
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?| aFY_:.o2k`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A>NsKWf{  
NYABmI/0c  
struct holder Ip}Vb6}  
  { rVQX7l#YI  
  // rOD1_X-  
  template < typename T > _SZ5P>GIU  
T &   operator ()( const T & r) const gQ~5M'#  
  { g8ES8S M  
  return (T & )r; rZbEvS  
} %Y4e9T".  
} ; [ neXFp}S  
~un%4]U  
这样的话assignment也必须相应改动: tLm867`c7  
gLL-VvJ[  
template < typename Left, typename Right > 8_uzpeRhJc  
class assignment N0n^L|(R  
  { "`A:(<x  
Left l; ;]CVb`d  
Right r; GR'Ti*Qi  
public : ~9D~7UR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^_p%Yv  
template < typename T2 > G>T')A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l{P\No  
} ; 0"xPX#Cvj  
(#(O r  
同时,holder的operator=也需要改动: lS{r=y_0.  
kvsA]tK.  
template < typename T > v7trr W}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {bF1\S]2  
  { 0)uYizJce  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }xn_6  
} vxN0,l  
Cd#E"dY6  
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。 q]4pEip  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ARh6V&Hi-  
w#G2-?aj  
return l(rhs) = r; @?B6aD|jE  
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。 Q^eJ4{Ya:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "oc$  
[JTto!Ih$  
template < typename Tp > N4^5rrkL  
class constant_t 0vs0*;F;  
  { ,*,sw:=2  
  const Tp t; $*~Iu%Az  
public : g?/XZ5$a5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ){Mu~P  
template < typename T > SKXBrD=-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x.DzViP/  
  { ro| vh\y  
  return t; I#A2)V0P)  
} (!K+P[g  
} ; NVIWWX9?  
c^I0y!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #] KgUc5B  
下面就可以修改holder的operator=了 8IY19>4'5J  
yOHXY&  
template < typename T > 3" Vd==oK~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A{,n;;  
  { whc[@Tyx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x%BF {Sw  
} V+B71\x<  
KI&:9j+M)  
同时也要修改assignment的operator() *FgJ|y6gk  
CyM}Hc&w  
template < typename T2 > Ya4?{2h@+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M^SuV  
现在代码看起来就很一致了。 2M6dMvS  
~I_owCVZ  
六. 问题2:链式操作 8<PKKDgbfd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E[Bo4?s&^  
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。 D$Kea  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W3pQ?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #V 43=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gT1P*N;v  
|'hLa  
template < typename T > "G?9b  
struct result_1 oh}^?p  
  { - @bp4Z=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a5wDm  
} ; M'jXve(=yF  
Q</h-skLZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E8[XG2ye  
+g\;bLT  
template < typename T > o'UHStk  
struct   ref ubGs/Vzye  
  { VWvoQf^+  
typedef T & reference; ^Vo"fI`=C  
} ; g6' !v  
template < typename T > IcoowZZ   
struct   ref < T &> 70iH0j)  
  { >!BFt$sd  
typedef T & reference; TgaYt\"i[  
} ; ju{%'D!d9  
RV!<?[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -0|K,k  
W);W.:F  
template < typename T > xh'^c^1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #( uj$[o  
  { <'*4j\*  
  return l(t) = r(t); qZ\ L  
} @ ^. *$E5  
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。 ,/o(|sks  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /t{=8v~  
\|q-+4]@,  
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 ~mA7pOHj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L+R >%d s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vfbe$4mH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TA)LPBG  
最后的布局是: k^*$^;z  
                Add ,f<B}O  
              /   \ &va*IR  
            Divide   5 (+MC<J/i  
            /   \ f)Y  
          _1     3 A'g,:8Ou  
似乎一切都解决了?不。 C_-E4I Z)  
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。 gM, &Spn  
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。 QMb^&?;s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5b fb!7-[i  
5c;En6W  
template < typename Right > AN10U;p/O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mo|yv[(K ,  
Right & rt) const jsWX 6(=  
  { WZ"W]Jyy{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); on5 0+)uN  
} J#@lV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zPBfiK_hV  
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。 Xiju"Cup"  
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。 gb_X?j%p7  
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。 ADBpX>  
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。 41 'EA \V  
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? eBvW#Hzp  
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: kH2oK:lN  
t?.\|2  
template < class Action > #~e9h9  
class picker : public Action d$Em\*C  
  { {G.jB/  
public : h#O"Q+J9n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )k~1,  
  // all the operator overloaded <ge}9pU)o^  
} ; wT% "5:  
A;t zRe  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }} #be  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: E0jUewG  
A^vvST%7  
template < typename Right > u*k*yWdr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =LqL@5Xr  
  { J";=d4Sd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _#(s2.h~J  
} tQf!|]#J  
j@SYXKL~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4tnjXP8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;_p fwa4  
\CwtX(6.  
template < typename T >   struct picker_maker %O_t`wz  
  { &%:*\_2s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _/ Tlqzp  
} ; 25&nwz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V^vLN[8_\  
  { fO+U HSC  
typedef picker < T > result; N1s.3`  
} ; u#!GMZJN  
H9:%6sds  
下面总的结构就有了: 8>d q=0:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qxSs ~Qc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ##2`5i-x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "B?R| Xg  
至此链式操作完美实现。 D{W SKn  
/Mx.:.A&$  
kU(kU2u%9  
七. 问题3 #!1IP~  
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。 Yg|"-  
BDp:9yau  
template < typename T1, typename T2 > rFO_fIJno  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const soxfk+ 9  
  { +i4P,Lp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $>(9~Yh0  
} G V=OKf#  
D2V v\f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pd7O`.3  
t#{x?cF  
template < typename T1, typename T2 > *{Yi}d@h(  
struct result_2 R @OSqEnr  
  { PJ0Jjoh"Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cp|:8 [  
} ; n{z8Ao%  
iA&oLu[y3  
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? qz87iJp&  
这个差事就留给了holder自己。 +`9yZOaC#  
    >mew"0Q  
KZZOi:  
template < int Order > bu_/R~&3{  
class holder; YV4 : 8At1  
template <> :+<t2^)rD  
class holder < 1 > EZ*t$3.T  
  { Dl&PL  
public : x g{VP7  
template < typename T > f~U#z7  
  struct result_1 K:uQ#W.&  
  { f%L:<4  
  typedef T & result;  c,.0d  
} ; l$=Gvb  
template < typename T1, typename T2 > prqT(1  
  struct result_2 =>e?l8`%  
  { 'Z59<Ya&x  
  typedef T1 & result; f>O54T .L.  
} ; <3)|44.o&  
template < typename T > \u{Jf'g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R !Fx)xj  
  { Kyu@>9Ok  
  return (T & )r; ,cPkx~w0  
} [6G=yp  
template < typename T1, typename T2 > {uEu >D$8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z 4\tY^NI  
  { I7A7X*  
  return (T1 & )r1; G 2!}R  
} ypgliq(  
} ; IN<:P  
>G<4R o"  
template <> +jv }\Jt  
class holder < 2 > G2=F8kL  
  { D 8gQR Q  
public : ?U}sQ;c$  
template < typename T > vwm|I7/w  
  struct result_1 y9=t;qH@|  
  { 8?A@/  
  typedef T & result; 1bT' u5&  
} ; ]"C| qR*  
template < typename T1, typename T2 > YGfA qI y  
  struct result_2 gHp'3SnS  
  { >c}:   
  typedef T2 & result; q|R+x7x  
} ;  ^8b~ZX  
template < typename T > ! Zno[R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QjehDwt|  
  { c5Z;%v |y  
  return (T & )r; ;_>s0rUV  
} b=V)?"e-  
template < typename T1, typename T2 > CM`x>J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RA#\x.  
  { {bW"~_6}  
  return (T2 & )r2; qw6EPC  
} UIO6|*ka  
} ; 0T7M_G'5Q  
u![4=w  
FP.(E9  
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> >。 <GSQ2bX[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ww-XMz h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JqL<$mSep  
<ur KIu  
return l(i, j) = r(i, j); T_3V/)%@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }P05eI  
Fsnw3/Nr  
  return ( int & )i; 3s3a>  
  return ( int & )j; 58M'r{8_  
最后执行i = j; I[tAT[ <  
可见,参数被正确的选择了。 >&*6Fqd  
Tbe_x s^  
LBW.*PHW  
z~GVvgd  
e_YW~z=6t  
八. 中期总结 ]R97n|s_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =~,$V<+c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sZ0g99eX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 71K\.[ =-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L#@l(8.  
, LCH2r  
PpX{+^z-%  
L-^# 02  
 Bq~AU#  
\W3+VG2cA  
九. 简化 s#'|{  
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。 *O2^{ C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }`+O$0A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: % <8K^|w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^hQ:A4@q  
  +-*/&|^等 s4\SX,  
2. 返回引用。 X7'h@>R   
  =,各种复合赋值等 qkIA,Kgy  
3. 返回固定类型。 v1`bDS?*Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S/#) :,YS  
4. 原样返回。 MAsWds`bpB  
  operator, u.ULS3`C/X  
5. 返回解引用的类型。 f]@[4<Ny  
  operator*(单目) },?-$eyX  
6. 返回地址。 7H8GkuO  
  operator&(单目) 44Seq  
7. 下表访问返回类型。 P^'>dOI0w  
  operator[] 9+WY@du+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *Y| lO  
  operator<<和operator>> 34&u]4=L)  
V Z4nAG  
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。 mafAC73  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C=xo&I7  
A"P\4  
template < typename Left > X=S}WKu  
struct value_return )?= kb  
  { ZwY`x')  
template < typename T > m? \#vw$  
  struct result_1 G#_(7X&  
  { :epitpJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e#76h;  
} ; -jcrXskb&N  
"6|'& 6&  
template < typename T1, typename T2 > 7v4-hfN  
  struct result_2 Jgi{7J  
  { Z7K!"I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^*$WZMMJ1  
} ; qiwQUm{  
} ; $G^H7|PzdC  
\rw'QAi8r  
cG~_EX$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T1g:gfw@  
q\{;_?a  
下面我们来剥离functor中的operator() !VJT"Ds_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }RC. Q`b  
4nVO.Ud0$X  
return l(t) op r(t) f4@#pnJ3po  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RP ScP  
return op l(t) #/& q  
return op l(t1, t2) )VSGqYr#  
return l(t) op +E""8kW- Z  
return l(t1, t2) op Z(Ls#hp  
return l(t)[r(t)] Px^<2Q%Fs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yc|-sEK/  
l:kE^=6  
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: J\Oc]gi\L  
单目: return f(l(t), r(t)); L@^ !(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]9~#;M%1  
双目: return f(l(t)); <+mO$0h"r  
return f(l(t1, t2)); 5jj5 7j"  
下面就是f的实现,以operator/为例 %oSfL;W7  
j3V"d3)  
struct meta_divide R[ +]d|L  
  { MOH,'@&6^  
template < typename T1, typename T2 > do :RPZ!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EP% M8  
  { Bt`r6v;\  
  return t1 / t2; .[eSKtbc)  
} +@<^i?ale  
} ; 37za^n?SG  
\sXm Mc  
这个工作可以让宏来做: u+, jAkr  
O7L6Htya  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XQJV.SVS  
template < typename T1, typename T2 > \ }gi`?58J6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9R t(G_'  
以后可以直接用 nu1w:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  hE?GO,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 })yb   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 'E4(!H,k  
@)M.u3{\  
)9;kzp/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2Xk1A S  
z<C~DH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _tg3%X]  
class unary_op : public Rettype vr]dRStr  
  { mSvTnd8  
    Left l; nG(|7x   
public : Xb07 l3UG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s$=B~l  
fjeE.  
template < typename T > E rRMiT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a} Iz  
      { 0$dY;,Q.  
      return FuncType::execute(l(t)); 'rcsK  
    } T=)L5Vuq<  
#7E&16Fk  
    template < typename T1, typename T2 > H6+st`{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BRQ5  
      { )F9V=PJE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;-P:$zw9c  
    } M. UUA?d<'  
} ; vA $BBXX  
^c:eXoU  
3ks|  
同样还可以申明一个binary_op Y_ u7 0@`  
q?b)zeJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PeR<FSF ,i  
class binary_op : public Rettype F^[Rwzv>c  
  { Ub-k<]yZ  
    Left l; lVK F^-i  
Right r; {gq:sj>  
public : Z{>Y':\?<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z8MpE  
-ZMl[;OM  
template < typename T > m~\m"zJ4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uu<sntyv  
      { Pp")hFx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Szob_IEq,  
    } RI].LB_  
Tr+Y@]"  
    template < typename T1, typename T2 > os0"haOI9h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'G By^hj?  
      { k1  txY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i2Iu 2  
    } :y)&kJpleP  
} ; tLGwF3e$A  
7 5cr!+  
vmQ DcCw  
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 Vf* B1Zb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]4pC\0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y K62#;  
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。 {Eb2<;1o{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^*T{-U'  
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。。。 !EC\1rmdlN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "B{xC}Tw  
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) (:hmp"S  
下面是修改过的unary_op SX94,5 _Q  
AI`1N%Owi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e2H'uMy;&  
class unary_op XT;IEZQZ  
  { 7UnO/K7oB.  
Left l; v?iH}7zb%Q  
  CX(yrP6;  
public : `E%d$  
x[<#mt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eFI9S.6  
>WG91b<Xq  
template < typename T > dJgOfg^  
  struct result_1 GAe_Z( T  
  { 4zvU"np  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F;l<>|vG  
} ; z[I/ AORl  
,}$x'8v  
template < typename T1, typename T2 > 5Ddyb%  
  struct result_2 `Y9}5p  
  { Y@xeyMzE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )qQg n]  
} ; 1+[|pXT}  
3B]+]e~  
template < typename T1, typename T2 > WN?`Od:y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <\Dl#DH  
  { @G&xq "Fg7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 04LVa|Y@U  
} :'Kx?Es   
mr\L q~*c  
template < typename T > m,"tdVo.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G@6,O-Sj  
  { Wam?(!{mOf  
  return OpClass::execute(lt(t)); I>\?t4t  
} Tp.iRFFkP  
dQoMAsxzM  
} ; H_^u_ %:e  
`SpS?mWA  
00 ,j neF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ty8!"-V1  
好啦,现在才真正完美了。 JH,fg K+[  
现在在picker里面就可以这么添加了: m|?J^_  
omU)hFvyS  
template < typename Right > Z4tq&^ :c=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const im%3*bv-  
  { 2n,73$ s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LPgI"6cP  
} .EELR]`y7I  
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/I d\~  
|I<-x)joIK  
0p2O8>w^%  
4B,A+{3yL  
FK('E3PG  
十. bind tUnVdh6L.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。 y.NArN|%  
先来分析一下一段例子 %HS!^j3C%  
_\6(4a`,  
lBC-G*#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^vz@d+\Kd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +F6_P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BFRSYwPr  
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。 X+BSneu  
我们来写个简单的。 y6yseR!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $+N^ s^  
对于函数对象类的版本: S :|*wB  
U6 R4UK  
template < typename Func > *XR~fs?/*W  
struct functor_trait }J lW\#  
  { I=-;*3g6  
typedef typename Func::result_type result_type; 73<yrBxp  
} ; sM_e_e  
对于无参数函数的版本: oVgNG!/c0  
*a.*Ha  
template < typename Ret > y=`(`|YW}`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2C&%UZim;P  
  { d+)L\ `4  
typedef Ret result_type; |}Lgo"cTC  
} ; &1Iy9&y  
对于单参数函数的版本: B)NB6dCp  
(ytkq(  
template < typename Ret, typename V1 > I(S6DkU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N#ObxOE6T"  
  { U /Fomu  
typedef Ret result_type; VG7#6)sQoK  
} ; q,Q|Uvpk  
对于双参数函数的版本: h}_q  
{<n)zLy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N/=3Bs0y-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1r4/McB  
  { tYa*%|!v  
typedef Ret result_type; I-hhHm<@  
} ; H|O}Dsj  
等等。。。 5Yr$dNe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M] *pBc(o0  
GjG3aqP&!  
template < typename Func > (o\~2e:  
struct func_return )T_ #X!  
  { A4x3TW?  
template < typename T > )UUe5H6Hd0  
  struct result_1 r/f;\w7  
  { z$b!J$A1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]vErF=[U,  
} ; ';F][x5j  
1>{(dd?L  
template < typename T1, typename T2 > 2N]s}/l  
  struct result_2 8m0sEV>  
  { dG+xr!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *@^0xz{\z  
} ; zBfBYhS-  
} ; [t'"4  
\:7EKzQ  
7L"/4w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .|-y+9IP  
G.T1rUh=  
template < typename Func, typename aPicker > !HYqM(|{.  
class binder_1 xcA:Q`c.{  
  { D$;/ l}s?  
Func fn; E .5xzY  
aPicker pk; }XU- J An  
public : UJ:B:hh''  
 j C?  
template < typename T > (0S7  
  struct result_1 rJ>8|K[kt  
  { f6)H!SI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Du_e(TiyK  
} ; jEIL(0_H  
yW 3h_08  
template < typename T1, typename T2 > 0b 'R5I.M  
  struct result_2 t,_[nu(~8%  
  { r.5F^   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VXS9E383  
} ; 1,,-R*x  
=UY@,*q:c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `0F IJT  
yM@cml6Ox  
template < typename T > "?SnA +)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TF>F7v(,45  
  { da@ .J9  
  return fn(pk(t)); v#xF;@G  
} om6R/K  
template < typename T1, typename T2 > 6s;x@g]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |(5=4j]  
  { z?xd\x  
  return fn(pk(t1, t2)); |1o]d$3m  
} 8z"Yo7no  
} ; [@;Z xs  
c/RG1w  
LJD"N#c   
一目了然不是么? f&'md  
最后实现bind -5K/ cK  
2X`M&)"X  
Y i`.zm  
template < typename Func, typename aPicker > 1Jt%I'C?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $.Ni'U  
  { Er)b( Kk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uvL|T48  
} 0/$sr;  
S%2qB;uw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UpILr\3U  
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。 0dW1I|jR  
vq}V0- <  
十一. phoenix K4"as9oFP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }O/Nn0,  
{8Ll\j@ "  
for_each(v.begin(), v.end(), V|= 1<v  
( .;'xm_Gw<  
do_ AO6;aT  
[ jo;n~>3P  
  cout << _1 <<   " , " /Q-!><riD  
] JLhp25{x  
.while_( -- _1), 6C:Lq%}  
cout << var( " \n " ) @,]v'l!u  
) N@g+51ye  
); 0^=S:~G  
\ iFE,z  
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: ~$`b{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r"+ WUU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F&0rI8Nr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [ LCi,  
vd~O:=)4  
X^ovP'c2  
template < typename Cond, typename Actor > g!$ "CX%8  
class do_while 4{|lzo'&  
  { eMs`t)rQ  
Cond cd; 04s N 4C  
Actor act; *;Vq0a!  
public : +=R:n^r^,  
template < typename T > 3]'3{@{} H  
  struct result_1 XP'KgTF  
  { bnlL-]]9z  
  typedef int result_type; ]n{2cPx5d  
} ; QwhPN'U  
X_h+\ 7N>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &HWH UWB  
@wo9;DW`  
template < typename T > B7#;tCf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  *q^'%'  
  { m>iuy:ti  
  do og>f1NwS[  
    { \R~Lf+q  
  act(t); L8V'mUyD  
  } 3yTBkFI!  
  while (cd(t)); `]%{0 Rx  
  return   0 ; U}UIbJD*=  
} ,yB-jk?  
} ; eN/Jb;W  
hJ|z8Sy@1  
4EOu)#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B$\5=[U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (vQShe\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s#4 "f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @gZ%>qe  
下面就是产生这个functor的类: Cnn,$R=/s  
|_O1V{Q=  
o:?IT/>  
template < typename Actor > 5f1yszd  
class do_while_actor pM>.z9  
  { 3m x7[Q  
Actor act; a1?Y7(alPU  
public : er97&5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Lg'z%pi  
le*pd+>j  
template < typename Cond > A0'Yfuie  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L:~ "Vw6]_  
} ; /ZAEvdO*P  
#KiRH* giU  
,\Cy'TSz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^.k}YSWut  
最后,是那个do_ Z{%h6""  
J H6\;G6  
PyIIdTm  
class do_while_invoker 6Z7{|B5}Y  
  { 6}[W%S]8  
public : 3Y>!e#  
template < typename Actor >  M7hff4c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *`|F?wF  
  { y%43w4  
  return do_while_actor < Actor > (act); ni9/7  
} ' R{ [Y)  
} do_; 2LXy$[)7  
YrA#NTB_o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uZi]$/ic  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $=t&NM  
最后来说说怎么处理break和continue nd-y`@z  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 {D$#m  
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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