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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jIr\.i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^`i z%^  
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, R4VX*qkB  
y\uBVa<B  
 K> 4w  
+ctU7 rVy  
  class filler ) 3"!Q+  
  { X<.l(9$  
public : $0K@= 7ms  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _b/zBFa%  
} ; Jnd_cJ]a  
.tGz,z}  
gED|2%BXb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1\UU"  
ilVi  
jSHFY]2  
6;:D!},'c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .%7Le|Fb"  
g(X `.0  
<QFayZ$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +>1?ck  
t3?I4HQ  
#9r}Kr=P  
2)}*'_E9  
二. 战前分析 zSD_t  
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 U\4d@'  
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 F(."nUrf  
_0gdt4  
,g}$u'A+d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "= %"@"<)  
  /* --------------------------------------------- */ jUNt4  
vector < int *> vp( 10 ); ](Wa:U}Xs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2]9 2J  
/* --------------------------------------------- */ |n tWMm:(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^7? WR?!  
/* --------------------------------------------- */ =y@0i l+V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $\vNST E  
  /* --------------------------------------------- */ ,{S $&g*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "ldd&><  
/* --------------------------------------------- */ 4v _Hh<%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,aUbB8  
0fBwy/:  
SPdEO3  
KMkD6g  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z}0xK6  
1._1, _2是什么? gsEcvkj*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 LFxk.-{=  
2._1 = 1是在做什么? \+sa[jK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LI3L~6A>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )P b$  
h9im S\gfr  
W!\%v"  
三. 动工 kiN,N]-V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Spx%`O<  
r9N?z2X  
Cj4Y, N  
k Qr  
template < typename T > c CDT27 @  
class assignment |5dNJF8;Q  
  { 6Y\TVRR  
T value; W).Kq-  
public : W?aP%D"(i  
assignment( const T & v) : value(v) {} bcy  
template < typename T2 > v'?o#_La+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U7jDm>I  
} ; ]nebL{}5  
}T\.;$f  
2*O# m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^?(#%~NS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }za pN v  
Y7g%nz[[  
,4'y(X<R  
F5YoEWS  
  class holder ?yj g\S?L  
  { !LpjTMYs  
public : F."ZCEb  
template < typename T > vxk0@k_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U _A'/p^D  
  { vdgK3I  
  return assignment < T > (t); _6c/,a8;*J  
} B@ufrQ#Y.  
} ; z a_0-G%C2  
b+ycEs=_  
L"dN $ A  
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: j} /).O  
`W+-0F@Y?@  
  static holder _1; bfncO[Q,?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `S-l.zSZ4B  
~F,Y BX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d`flYNg4  
而不用手动写一个函数对象。 TW(X#T@Z6I  
+HUy,@^ Pa  
4[kyzz x  
N;-%:nC  
四. 问题分析 BxV>s+o&]  
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。 u ynudO  
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。 zY*~2|q,s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Cc{{9Ud  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HbB8A#u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]u-bJ  
AD`5:G  
五. 问题1:一致性 Owu?ND  
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?| VO {z)_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oGI'a:iff  
z^tzP~nI  
struct holder T*#M'H7LSQ  
  { 0nD?X+u  
  // D4hT Hh  
  template < typename T > xq,ql@7  
T &   operator ()( const T & r) const QP50.P5g  
  { dwUDhQt3Q  
  return (T & )r; +UX~'t_'v  
} <+ [N*  
} ; R6Md_t\  
S~fP$L5  
这样的话assignment也必须相应改动: 8pr toCB  
^;s/4  
template < typename Left, typename Right > C%E~9_w  
class assignment J| wk})?  
  { FF^h(Ea  
Left l; 1Vz^?t:  
Right r; "PN4{"`V  
public : VKYljY0#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b|Ge#o  
template < typename T2 > C_q2bI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oO3 ^9?Z  
} ; svxjad@l/  
SKNHLE}  
同时,holder的operator=也需要改动: W" vkmk  
\P":V  
template < typename T > 0iR?r+|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3[_WTwX0  
  { PbS1`8|4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *3={s"a.(  
} ?Q"<AL>Z  
(X5y%~;V5a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {2Tu_2>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X|!@%wuGC  
_s0)Dl6K  
return l(rhs) = r; ( [a$Z2m  
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。 Aep](je  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZQ`4'|"  
V6c8o2G;+  
template < typename Tp > 90iveb21}  
class constant_t r|uR!=*|?  
  { N>a~k}pPH  
  const Tp t; ^q& Rl\  
public : 7CF>cpw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^pew'p HQ  
template < typename T > ^:ny  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `~lG5|  
  { #l-zY}&  
  return t; D'ZUbAh!  
} e2V;6N  
} ; ft@#[Bkx  
Y?K?*`Pkc1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .+?]"1>]  
下面就可以修改holder的operator=了 37 ?X@@Z=  
>f^kp8`3{Y  
template < typename T > ) Kl@dj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *w ^!\  
  { 1/ j >|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (gvnIoDl0  
} !UP B4I  
FxK!h.C.  
同时也要修改assignment的operator() Wql=PqF  
bW/T}FN D  
template < typename T2 > 7 u Q +]d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } go6; _  
现在代码看起来就很一致了。 (Lh!7g/0N  
eS4t0`kP  
六. 问题2:链式操作 VE/m|3%t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 izl-GitP  
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。 Jc5Y Gj7  
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。 N|@ tP:j  
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。 @sZ' --Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T:K}mLSg  
#fx"tx6  
template < typename T > uuh._H}-  
struct result_1 IS[q'Cv*  
  { "B"ql-K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g%^/^<ei  
} ; NgsEEPu?  
,SdxIhL  
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: *'M+oi  
v&9:Wd*Iz'  
template < typename T > W:wSM *  
struct   ref k+i0@G'C(  
  { KC9VQeSc  
typedef T & reference; Wq1OYZ,  
} ; ~@<o-|#  
template < typename T > wpQp1){%Q  
struct   ref < T &> ?=_w5D.3J  
  { kDRxu!/  
typedef T & reference; @_c&lToj_  
} ; g.;2N9  
&F[N$6:v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N(J#<;!yb  
'?NMQ  
template < typename T > , .=7{y~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2p 7;v7)y  
  { f` -vnh^+  
  return l(t) = r(t); e iH&<AH  
} ' < >Q20  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 I'n}6D.M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U_Mag(^-  
-<T> paE9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +Qzl-eN/+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: } 21!b :a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SjA'<ZX>TM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U F89gG4  
最后的布局是: YReI|{O$c  
                Add ?TW?2+  
              /   \ ^K~=2^sh  
            Divide   5 , :KJ({wM  
            /   \ QGErQ +l  
          _1     3 fcohYo5mh  
似乎一切都解决了?不。 KNP^k$=)3c  
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。 q/@r#  
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。 H#nJWe_9A  
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: &!'R'{/?X  
+zo\#8*0MF  
template < typename Right > jzi^ OI7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yyw3+3  
Right & rt) const `tKs|GQf  
  { ^foCcO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ Grk{]nT  
} I>-1kFma;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SD:Bw0gzrI  
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。 .K#' Fec  
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。 2Mw`  
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。 fp3`O9+em  
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。 JV !F<  
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? EQHCw<e  
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: G-vkkNj%e  
?g *.7Wc  
template < class Action > L0%W;m  
class picker : public Action <{Rz1CMc  
  { {[{jl G4H  
public : pVjOp~=U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6HVX4Z#VH  
  // all the operator overloaded 4~nf~  
} ; gKWUHlQY  
v806f8  
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。 3Dj>U*fP  
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: :F"NF  
cvtn,Ml6  
template < typename Right > Z)u_2e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]yFO~4Nu  
  { ] J|#WtS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ Vc(oa&;  
} CX5>/  
^p%3@)&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BGu<1$ G  
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。 J/Ch /Sa  
THCvcU?X  
template < typename T >   struct picker_maker W E /1h  
  { sbhUW>%.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "p>kiNu  
} ; $ 93j;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b'`C<Rk  
  { a72L%oJ   
typedef picker < T > result; 7 3ABop  
} ; `w "ooK  
{~Q}{ha  
下面总的结构就有了: 99~-TiU  
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。 bl|)/)6o  
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。 PvxU.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IG:CWPU  
至此链式操作完美实现。 qUQP.4Z95  
"1Y DT-I"  
og*ti!Z  
七. 问题3 p%\&M bA  
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。 eFQz G+/  
uxW<Eh4H*  
template < typename T1, typename T2 > )@ .0ai  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QT(]S>--n  
  { !]z4'*)W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Fj&8wZ)v)  
} [bBPs&7u  
oPF n`8dQ  
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:  (S&D  
+\cG{n*  
template < typename T1, typename T2 > t6%zfm   
struct result_2 @Ps1.  
  { qFY>/fCP4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Te>m9Pav  
} ; sA,2gbW  
PiNf;b^9  
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? S<w? ,Z  
这个差事就留给了holder自己。 k& ]I;Aq  
    S=`#X,Wo  
~(.&nysZ-  
template < int Order > "3Ckc"G@  
class holder; R\u5!M$::  
template <> Dv=pX.Z+  
class holder < 1 > XpT~]q}  
  { CG!9{&F  
public : @@6c{r^P  
template < typename T > |q\Rvt$d  
  struct result_1 yV) 9KGV+:  
  { Xh*Nu HH  
  typedef T & result; (^)(#CxO  
} ; _xo;[rEw8  
template < typename T1, typename T2 > mbIHzzW>  
  struct result_2 qI2&a$Zb$  
  { Gnie|[3  
  typedef T1 & result; DC'L-]#<  
} ; {"*gX&;~  
template < typename T > XK@Ct eP"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nS^,Sq\Ak  
  { x0dBg~I  
  return (T & )r; qoC<qn{.a  
} p!`S]\XEB  
template < typename T1, typename T2 > *XG.?%x*|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  :LTjV"f  
  { R9~c: A4G  
  return (T1 & )r1; AaDMX,  
} di~ [Ivw  
} ; `_pVwa<@w  
poS=8mN8;  
template <> B[7Fq[.mh  
class holder < 2 > m]ALW0  
  { W@vCMy!  
public :  4{D^ 4G  
template < typename T > ?; tz  
  struct result_1 WWVQJ{,}  
  { A1aN<!ehB  
  typedef T & result; V6^=[s R  
} ; cx*$GaMk  
template < typename T1, typename T2 > 7,R ~2ss5z  
  struct result_2 na] 9-~4  
  { =O~Y6|  
  typedef T2 & result; s[u*~A  
} ; U %aDkC+M  
template < typename T > RnUud\T/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hJ*#t<.<P;  
  { :eR\0cn  
  return (T & )r; eY'RDQa  
} b'(Hwc\ t  
template < typename T1, typename T2 > ,o6,(jJU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xHuw ?4  
  { $8NM[R.8^4  
  return (T2 & )r2; `Wp& 'X  
} aj$&~-/ R  
} ; D4U<Rn6N_5  
S1_):JvV  
a}kPc}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> >。 3q0S}<h al  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #i-b|J+%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U{8x.CJ]  
7m;<b$  
return l(i, j) = r(i, j); )xYGJq4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -;&-b>b  
_5v]69C#  
  return ( int & )i; Jr,**,wA  
  return ( int & )j; qE{L42  
最后执行i = j; k$ w#:Sx  
可见,参数被正确的选择了。 0Q:l,\lY  
Gs(;&fw  
/*m6-DC  
(*V:{_r  
H:,Hr_;nC  
八. 中期总结 FLaj|Z~#)  
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: wRe2sjM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .-.b:gdO(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CWS]821;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  cjf_,x  
LTnbBh*mc  
G5!!^p~  
}ZfdjF8N!  
j%fi*2uX  
}syU(];s  
九. 简化 3ZX#6*(}2  
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。 He  LW*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ap!i-E,"J  
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: !w:pb7+G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \kC'y9k  
  +-*/&|^等 NsL!AAN[V  
2. 返回引用。 dp*E#XCr1  
  =,各种复合赋值等 6MelN^\[7  
3. 返回固定类型。 T&]IPOH9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E&> 2=$~  
4. 原样返回。 F&D ,y-CQ  
  operator, ~R~MC(5N[  
5. 返回解引用的类型。 Gn 1  
  operator*(单目) #e&LyYx4  
6. 返回地址。 sn yA  
  operator&(单目) B1z7r0Rm,  
7. 下表访问返回类型。 (4FZK7Fm  
  operator[] F[~~fm_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k3&/Ei5  
  operator<<和operator>> /=:F w}vt  
HnY.=_G  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Nq[-.}Z6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \N)!]jq  
]N6UY  
template < typename Left > fq !CB]C  
struct value_return P B{7u  
  { XPMvAZL  
template < typename T > *I`Eb7 ^  
  struct result_1 FQ]5W |e  
  { @4P_Yfn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +D M,+{}  
} ; %=i/MFGX  
<(BIWm*  
template < typename T1, typename T2 > ])vqXjN6"  
  struct result_2 8hZc#b;  
  { 8FgF6ip  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r ['zp=9  
} ; /F}dC/W  
} ; iy|xF~  
=+"-8tz8FV  
ro18%' RRI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gc<^ b  
L:Me  
下面我们来剥离functor中的operator() q `L}\}o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BJnysQ  
t[\6/`YH  
return l(t) op r(t) 9&1$\ZH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vw/GAljflu  
return op l(t) pm:#@sl  
return op l(t1, t2) +"PME1  
return l(t) op A1x    
return l(t1, t2) op >UV?n XP}  
return l(t)[r(t)] "cDc~~3/@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2\G[U#~bi  
r,wC5%&Za  
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: Q-||A  
单目: return f(l(t), r(t)); Q57Z~EsF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?7w7Y;FuR  
双目: return f(l(t)); HVNX"`]"  
return f(l(t1, t2)); HUx -8<ws  
下面就是f的实现,以operator/为例 @Pf['BF"  
aa\?k\h'7X  
struct meta_divide CjLiLB  
  { 6' 9zpe@`  
template < typename T1, typename T2 > (b+o$C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }\vw>iHPX@  
  { Gvqu v\  
  return t1 / t2; %`]fZr A]#  
} 8!7`F.BX  
} ; >%85S>e  
U6~79Hnt  
这个工作可以让宏来做: (o1o);AO  
D^A#C<Gs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GX%r-  
template < typename T1, typename T2 > \ &M2fcw?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $K_-I8e|  
以后可以直接用 VQn]"G( `  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j15t8du&O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 36yIfC,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |7b@w;q,D  
OdtS5:L  
q=+wQ[a<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HLl"=m1/>  
=_`cY^ib+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8lF:70wia  
class unary_op : public Rettype ^\3z$ntF  
  { l,ra24  
    Left l; d 2z!i^:  
public : r%%<   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (sEZNo5n  
Q$~_'I7~Mz  
template < typename T > ?wMS[Kj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )7a 4yTg!~  
      { mlbSs_LT^  
      return FuncType::execute(l(t)); X/23 /_~L`  
    } I =nvL  
QE`u~  
    template < typename T1, typename T2 > > @q4Uez  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |JTDwmR  
      { y(jd$GM|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sKDL=c;?j  
    } _cQhT  
} ; }1P v6L(o)  
jW]Fx:mQi  
_ Zzne  
同样还可以申明一个binary_op ybpU?n  
8V+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ':|?M B  
class binary_op : public Rettype #v:A-u  
  { N~9zQ  
    Left l; %QX"oRMn0  
Right r; ?^{Ey[)'(  
public : | @p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n$ZxN"q <  
Xh`Oin}<  
template < typename T > :A`jRe.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =}[m_rp&  
      { wO"ezQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eLk:">kj  
    } }~! D]/B  
vf['$um  
    template < typename T1, typename T2 > K2-nP2Go?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ". wG~H  
      { g (V_&Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0ZtH  
    } QHe:  
} ; Y,d|b V*FH  
CpC6vA.R  
I9kBe}g3  
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 a>Xq   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SW=%>XKkh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kI/%|L%6D  
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。 d x"9jFn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p&3~n: Fo  
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。。。 bE2{^5iG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A9M/n^61  
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) RJLhR_t7n  
下面是修改过的unary_op jN2Xoh9  
()yOK$"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <"x *ZT  
class unary_op /5C>7BC  
  { +!<{80w  
Left l; jx8hh}C  
  gEnc;qb  
public : r%^XOw<'  
[,q^\T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} luV_  
^j]"5@f  
template < typename T > ;($ 3,d8  
  struct result_1 0coRar?+b  
  { S{ qn^\0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -/J2;AkGH  
} ; ~,reS:9RZ  
RX\@fmK&  
template < typename T1, typename T2 > 60%EmX ;  
  struct result_2 ,\E5et4  
  { D}EH9d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?+y# t?  
} ; _ +A$6l  
'K3%@,O  
template < typename T1, typename T2 > "aeKrMgc6V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &^@IAjxn  
  { v*EErQML8b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \|Ya*8V  
} _D."KU|  
_c6 zzGtH  
template < typename T > yy$7{9!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CiC@Z,ud`  
  { DwH=ln=  
  return OpClass::execute(lt(t)); i+B tz-  
} 8:4`q 9  
i@`T_&6l  
} ; ^tKJ}}  
Q OP8{~O  
{t&+abY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qGc>+!y  
好啦,现在才真正完美了。 T1pMe{  
现在在picker里面就可以这么添加了: fIcra  
3?oj46gP  
template < typename Right > NuKx{y}P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B=J/HiwV)  
  { D1<$]r,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LjA>H>8%[  
} k84JDPu#  
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。 -YP>mwSN?  
9{V54ue;  
JIyIQg'5i  
LuIs4&[EW  
Cn(0ID+3f  
十. bind @ 6{U*vs  
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。 NX4}o&mDwn  
先来分析一下一段例子 >VWH bo  
#3act )m  
Qr l>A*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _w>9Z>PR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cYMlc wS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q!dNJQpb  
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。 "Hw%@  
我们来写个简单的。 Bn_@R`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _jCjq   
对于函数对象类的版本: +A,t9 3:k  
S  H5G  
template < typename Func > ^atBf![  
struct functor_trait 27Ve$Q8]v  
  { v J.sa&\H  
typedef typename Func::result_type result_type; NP*M#3$[  
} ; ^zr]#`@G  
对于无参数函数的版本: B?tO&$s  
Z*(lg$A9 M  
template < typename Ret > U 4@W{P02  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'F@#.Op`  
  { ]1<O [d  
typedef Ret result_type; >HXmpu.O  
} ; +k4 SN  
对于单参数函数的版本: h&6v&%S/L  
4aQb+t,  
template < typename Ret, typename V1 > "?Cx4<nsM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p4OiCAW;  
  { ndIU0kq3  
typedef Ret result_type; ;eRYgC  
} ; "*E%?MG  
对于双参数函数的版本:  Gp/yr  
q={\|j$X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]}&f<X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *0`oFTJ  
  { ~y(- j[  
typedef Ret result_type; z2QZ;ZjvRS  
} ; Ya)s_Zr7  
等等。。。 HjAQF?;V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L)o7~M  
g.d%z  
template < typename Func > z@0*QZ.y 1  
struct func_return {~"6/L  
  { +L8 6 w7  
template < typename T > 058+_xX  
  struct result_1 WurpHOJt+  
  { ~D)!zQkD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $3Ct@}=n  
} ; I(dMiL  
bNG;`VZ%  
template < typename T1, typename T2 > Ge>%?\  
  struct result_2 )c#m<_^  
  { 6%B5hv24v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +89s+4Jn  
} ; bt,^-gt@  
} ; &ns !\!  
89@e &h*  
{g>k-.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 })R8VJ&C/  
~\%MJ3  
template < typename Func, typename aPicker > Jn>7MuG  
class binder_1 `!j|Ym  
  { S3=M k~_&  
Func fn; .f V-puE  
aPicker pk; I"]5B  
public : JxP=[>I  
oA kF  
template < typename T > ?[K+Ym+  
  struct result_1 w`vJE!4B  
  { iTt"Ik'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wR?M2*ri  
} ; o Ohm`7iy  
e4V4%Qw  
template < typename T1, typename T2 > AT:T%a:G?  
  struct result_2 >69+e+|I  
  { $Wy7z^ t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; an 3"y6.8  
} ; @83h/Wcxd  
uw@z1'D[i"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,x?H]a)  
{g2cm'hD  
template < typename T > g< cR/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3:i4DBp,i  
  { UlHRA[SCv  
  return fn(pk(t)); zv]-(<B  
} iAX\F`  
template < typename T1, typename T2 > j w)Lofn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~a[]4\ m;  
  { E/ <[G?  
  return fn(pk(t1, t2)); 8=!M0i  
} "msCiqF{z  
} ; Tw{H+B"uVz  
,#1ke  
WYQJ +z5  
一目了然不是么? FX"%  
最后实现bind bh&,*Y6=  
EOrWax@k$}  
K h9$  
template < typename Func, typename aPicker > : z^ p s0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w| x=^  
  { C+Wb_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mf'N4y%  
} 2B_6un];W  
aC>r5b#:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n37C"qJ/i  
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。 0}qij  
e_+`%A+-  
十一. phoenix YNbs* i&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f)q\RJA)X  
!Y-MUZ$f  
for_each(v.begin(), v.end(), =YBwO. !%  
( xTX\% s|  
do_ v@;:aN  
[ g*ES[JJH&  
  cout << _1 <<   " , " S(5.y%"<  
] R:B-4  
.while_( -- _1), Qp<?[C}'W  
cout << var( " \n " ) 4x=rew>Ew  
) gh}FZs5 P  
); c6s*u%+},  
it\{#rb=4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m^h"VH,   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _%!C;`3Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'g#Ml`cm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O{&5/xBA  
+ H_Jr'/  
'/SMqmi  
template < typename Cond, typename Actor >  2 Ua_7  
class do_while ! 2"zz/N{  
  { .t xgb  
Cond cd; a9"x_IVU  
Actor act; e}f!zA  
public : |]DZc/  
template < typename T > }f^r@3Cb3  
  struct result_1 sU4(ed\gI\  
  { W<yh{u&,  
  typedef int result_type; R+gh 2 6e  
} ; k\Oy\z@  
'/b,3:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (SoV2[|  
V>@NkQ<|y  
template < typename T > dI-=0v-|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !y'LKze+G  
  { <X j:c2@  
  do DkA cT[  
    { i5|A\Wv"  
  act(t); O\XN/R3  
  } ,y,NVF  
  while (cd(t)); >t'/(y  
  return   0 ; ]0xbvJ8oK  
} [xk1}D  
} ; @8|-  C  
9Z6] ];8E  
U{h5uezD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c%Yvj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g {8>2OK$c  
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。 Jm\'=#U#  
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。 0^]E-Zf  
下面就是产生这个functor的类:  ,L\OhT  
%D\TLY  
/Y:_qsO1  
template < typename Actor > B y6:  
class do_while_actor fa/ '4  
  { WY?(C@>s  
Actor act; p{t2pfb  
public : Sq UoXNw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '_g8fz 3  
W&}R7a@:<~  
template < typename Cond > d'kQE_y2.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QSAz:Yvf|  
} ; ]$4k+)6  
~ra2Xyl  
G|'DAj%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '-4);:(^  
最后,是那个do_ X/];*='Q  
+T [0r  
I^[R]Js  
class do_while_invoker CP|N2rb  
  { 8K]fw{-$L  
public : {LbcG^k  
template < typename Actor > P@lExF*D1:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l\ts!p4f$  
  { j S')!Wcu  
  return do_while_actor < Actor > (act); %QVX1\>]  
} )j4]Y dJ  
} do_; s IY`H^  
 |UZ#2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xQ* U9Wt;T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rfkk3oy  
最后来说说怎么处理break和continue {Lk~O)E  
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。 6sRn_y  
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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