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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I04jjr:<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iIT8H\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, {66sB{P  
|{r$jZeE  
A>`945|  
51C2u)HE  
  class filler `:m!~  
  { '_\;jFAM  
public : $''?HjB}T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }9HmTr|  
} ; j(:I7%3&(*  
h^9"i3H  
6VP`evan  
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: %@a8P  
K;hh&sTB  
1=sXdcy;  
Q5{Pv}Jx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }?F`t[+  
$ ,SF@BhO  
!Z!g:II /  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mR\`DltoV  
:F,O  
FWue;pw3  
SzwQOs*  
二. 战前分析 W7"{r)7  
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。 Zv11uH-C  
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 Ji1Pz)fq  
Ho DVn/lr  
PWRy7d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GZS1zTwBL  
  /* --------------------------------------------- */ @vL20O.  
vector < int *> vp( 10 ); fj7|D'c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -9 !.m  
/* --------------------------------------------- */ }G o$ \Bk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &cWjE x  
/* --------------------------------------------- */ O%g $9-?F0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1g# #sSa6  
  /* --------------------------------------------- */ b`yZ|j'ikd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W?yd#j  
/* --------------------------------------------- */ b*a2,MiM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |Fm6#1A@  
BqDKT  
dkgSvi :!  
YprH wL  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5uq3\a  
1._1, _2是什么? MV_Srz  
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。 dY?`f<*  
2._1 = 1是在做什么? }bN%u3mHws  
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。 )"zvwgaW  
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。 I? THa<  
alh >"9~!  
`Y-|H;z  
三. 动工 $aHAv/&(5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I;5R2" 3  
8[r9HC  
)jWO P,|  
(,^*So/  
template < typename T > O}9KJU  
class assignment }$MN|s  
  { r`)L ~/  
T value; q~CA0AR  
public : 8+]hpa,q  
assignment( const T & v) : value(v) {} y;mj^/SxK  
template < typename T2 > #HS]NA|e@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AL$&|=C-$  
} ; izh<I0  
[E#UGJ@  
XwV'Ha  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %r&-gWTQ,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4Mk-2 Dx  
gaA<}Tp,  
s9dO,FMs0t  
i)#:qAtP*  
  class holder m}>F<;hQ  
  { ^F?&|clM/  
public : iAT)VQ&  
template < typename T > 8Ll[ fJZA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LIg{J%  
  { + OV')oE  
  return assignment < T > (t); R52I= a5,*  
} zF5uN:-s  
} ; Oj<S.fi  
QwhRNnE=  
l5l>d62  
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: I`z@2Z+pJ  
+T9:Udi  
  static holder _1; BpX6aAx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n|GaV  
TO%dw^{_`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^(viM?*  
而不用手动写一个函数对象。 M#|dIbns H  
_gKe%J&  
.]aF 1}AI  
Hw#d_P:  
四. 问题分析 Sa19q.~%  
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。 olLfko4$*V  
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。 qY\f'K}Q*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b64 @s2]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $gBd <N9|c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jxJv.  
}|%eCVB  
五. 问题1:一致性 ?g!V!VS2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| eY{+~|KZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;n|^1S<[  
~4q5 k5.,  
struct holder =] 3tUD  
  { bc , p }  
  // <b/~.$a'  
  template < typename T > FI"`DMb}  
T &   operator ()( const T & r) const s1?[7yC  
  { p4p@^@<>X  
  return (T & )r; ~b {Gz6u>  
} ;[RZ0Uy=  
} ; nx0K$ Ptq  
E^U0f/5 m  
这样的话assignment也必须相应改动: t>8XTqqi  
OFje+S  
template < typename Left, typename Right > k+1|I)z  
class assignment ?eV4 SH  
  { +a^F\8H  
Left l; 5BBD.!  
Right r; /%lZu^  
public :  |W<+U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pRSOYTebP  
template < typename T2 > t4?DpE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ktDC/8  
} ; d GP*O  
C"IKt  
同时,holder的operator=也需要改动: |lv|!]qAma  
XD"_Iq!  
template < typename T > G%d (  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ioPUUUb)  
  { .f+TZDUO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )E+'*e{cK  
} %'0T Xr$  
1>L(ul(qGF  
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。 4Vq%N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \@&_>us  
:x_'i_w  
return l(rhs) = r; klUQkz |<a  
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。 eW|^tH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %4HRW;IU  
'U'yC2BI n  
template < typename Tp > #nh|=X  
class constant_t 1 hg}(Hix  
  { JmEj{K<3I  
  const Tp t; F:mq'<Q  
public : BL&LeSa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +MmHu6"1  
template < typename T > /PsnD_s]5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }jill+]  
  { +VQ\mA59  
  return t; ^_lzZOhG  
} |F#1C9]P  
} ; ]r_;dYa  
aM4k *|H?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9(":,M(/o  
下面就可以修改holder的operator=了 {&Q9"C  
<id}<H  
template < typename T > 1{P'7IEj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LY-2sa#B$-  
  { GRY2?'`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ /nY5[  
} |^@dFOz  
ul*Qt}  
同时也要修改assignment的operator() )Pv9_XKJ  
}pJwj  
template < typename T2 > P (S>=,Y&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YtO|D  
现在代码看起来就很一致了。 H*9~yT' Q  
@Vu(XG  
六. 问题2:链式操作 MX+ Z ?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MTUn3;c/  
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。 ur$l Z0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [|l?2j\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r;m)nRu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f|sFlUu&  
)aX,%yK  
template < typename T > 6S~sVUL9`  
struct result_1 V%Sy"IG  
  { VU@9@%TN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P\_`   
} ; t:fFU1x  
Q?X>E3=U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @$T 9Ll  
*&f$K1p  
template < typename T > `Qqk<o  
struct   ref _2N$LLbg  
  { D1 &A,2wO  
typedef T & reference; <\;#jF%V  
} ; o;?/HE%,[  
template < typename T > 85GKymz$P  
struct   ref < T &> MQ"xOcD*F  
  { r7',3V  
typedef T & reference; p ]d] QMu  
} ; ~9j%Hm0ht  
?@V[#.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !>1@HH?I\/  
E4hLtc^ +  
template < typename T > 5<w g 8y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9*a=iL*Nw  
  { h9eMcCU  
  return l(t) = r(t); u7=U^}#  
} [}&Sxgv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B7!3-1<k>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !o$!Frc  
aE2.L;Tk?  
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 t]-5 ]oI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x*/S*!vx\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oJfr +3I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F;]%V%F.X  
最后的布局是: -a-(r'Qc(  
                Add @*sWu_ -Y%  
              /   \ =%/)m:f!^  
            Divide   5 YIjTL!bA"  
            /   \ nvPwngEQm  
          _1     3 q`r**N+zn  
似乎一切都解决了?不。 l'eyq}&  
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。 6R^^.tCs  
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。 _]:z \TDn  
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: #_u~/jhX  
Hhh0T>gi  
template < typename Right > KRA/MQ^7~U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _F`lq_C  
Right & rt) const bcYF\@};  
  { [1u-Q%?#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4#l o$#  
} !@v7Zu43,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @mfEKU!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^f(@gS}?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 V 0rZz  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }I>tO9M  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 LEtG|3Dx  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? k`N^Vdr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5s]. @C8  
>:b Q  
template < class Action > @/31IOIV]`  
class picker : public Action OE-gC2&Bm  
  { ~Rr~1I&mR,  
public : J Px~VnE%%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yYfs y?3  
  // all the operator overloaded GmP@;[H"  
} ; 8Q'0h m?  
{yExQbN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %QP0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2=^m9%  
.qZI$ l .  
template < typename Right > f=9|b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qXwPDq/  
  { &mx)~J^m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dg?:/=,=9r  
} v'3J.?N  
.yEBOMNZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \:UIc*S  
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。 @qYp>|AF  
[;J>bi;3N  
template < typename T >   struct picker_maker @ rc{SB  
  { %B.yW`,X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %xyou:~0zs  
} ; K9up:.{QQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N=7pK&NHSG  
  { k-^mIJo}  
typedef picker < T > result; 5f 5f0|ok  
} ; U3dwI:cG  
K>@+m  
下面总的结构就有了: AnX%[W "  
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。 e\:+uVzz  
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。 FFEfI4&SfS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W*I(f]8:y`  
至此链式操作完美实现。 ?o|f':  
 e0,|Wm  
q}?4f *WC  
七. 问题3 ys kO  
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。 Z '7  
P`cq H(   
template < typename T1, typename T2 > ?BZPwGMs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I<6P;  
  { ~G6Ox)/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Vo'T!e- B  
} 2|*JSU.I  
z\%67C  
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: 1 P!Yxeh  
Yz +ZY  
template < typename T1, typename T2 > rr02pM0  
struct result_2 M,\:<kNI  
  { x5-}h*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S;286[oq@  
} ; Rx=>6,)'  
]z/8KL  
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? oV|4V:G q  
这个差事就留给了holder自己。 \6Zr  
    [rV>57`YD  
-^hWM}F  
template < int Order > EZ`te0[  
class holder; BdH-9n~,  
template <> 3!|;iJRH  
class holder < 1 > 8&qZ0GLaT  
  { ?q{ ,R"  
public : LQRQA[^  
template < typename T > F7EKoDt  
  struct result_1 GQUe!G9  
  { (Fhs"  
  typedef T & result; WGZ9B^A  
} ;  jYmR  
template < typename T1, typename T2 > n|RJ;d30Q  
  struct result_2 sl`s_$J  
  { ~lsl@  
  typedef T1 & result; g'n7T|h ~  
} ; 9\mLW"  
template < typename T > Vg>dI&O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ic#`N0s?  
  { VKG&Y_7N  
  return (T & )r; ijK"^4i  
} 'R'*kxf  
template < typename T1, typename T2 > V8C:"UZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pUQ/03dp  
  { p;3O#n-_  
  return (T1 & )r1; %,@e^3B  
} zkuU5O  
} ; eo?;`7  
o.!~8mD  
template <> 7` zHX&-W  
class holder < 2 > 2j}\3Pi  
  { yy i#Mo ,  
public : _M`--.{\O[  
template < typename T > F`XP@Xx  
  struct result_1 9CWF{"  
  { zck#tht4 n  
  typedef T & result; CR"|^{G  
} ; d\|?-hY`[  
template < typename T1, typename T2 > JP!~,mdS  
  struct result_2 xy/`ZS2WPq  
  { {E9+WFz5  
  typedef T2 & result; mpU$ +  
} ; ,*&:2o_r  
template < typename T > _u5#v0Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $0>60<J  
  { %7IugHH9y  
  return (T & )r; zuJ@E=7  
} KWowN;  
template < typename T1, typename T2 > e478U$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >>t@}F)  
  { Eg#K.5hJ  
  return (T2 & )r2; wnEyl[ac  
}  8pIP  
} ; YQ9'0F[l  
i@)i$i4  
=hC,@R>;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 93("oBd[s(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [65 `$x-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~962i#&4  
ao1(]64X"  
return l(i, j) = r(i, j); 8*#R]9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s%nUaWp~  
.f%fHj  
  return ( int & )i; Wz49i9e+d  
  return ( int & )j; [q) 8N  
最后执行i = j; Ln')QN  
可见,参数被正确的选择了。 t{^*6XOcJ  
Z'`g J&6n  
Xqg@ e:g  
Lsq A**=  
iNtaDX| %/  
八. 中期总结 JQ8fdP A  
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: r@h5w_9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q<[P6}.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zZPuha8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e6R}0w~G  
_~IR6dKE  
B(LWdap~  
~:kZgUP_f  
42{Ew8  
mZtCL  
九. 简化 #%iDT6  
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。 eL10Q(;P`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xx."$l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :DrWq{4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `w#Oih!6A|  
  +-*/&|^等 v5!d$Vctu  
2. 返回引用。 2&:f&"  
  =,各种复合赋值等 h)ECf?r<  
3. 返回固定类型。 QR c{vUR&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w28o}$b`  
4. 原样返回。 @=bLDTx;c)  
  operator, Q('r<v96  
5. 返回解引用的类型。 ]qethaNy  
  operator*(单目) [,t*Pfq'W8  
6. 返回地址。 gPNZF\ r  
  operator&(单目) (6?9BlH~  
7. 下表访问返回类型。 q>_/u"  
  operator[] .zA^)qgL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 twL3\ }N/B  
  operator<<和operator>> <k eVrCR  
nhB1D-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `18qbot  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [;4 g  
GY6`JWk  
template < typename Left > .b3Qfxc>  
struct value_return nrL9 E'F'  
  { /\ y?Y  
template < typename T > 3KR d  
  struct result_1 b3&zjjQ  
  { 9_L[w\P|4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |{BIHgMh  
} ; 5gH1.7i b  
,X[kt z  
template < typename T1, typename T2 > ^crCy-`#  
  struct result_2 2#KJ asX  
  { mq aHwID  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tzt8h\Q^z  
} ; -[ *,^Ti`  
} ; SN9kFFIPb=  
m'Amli@[  
''q@>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O,+1<.;+  
N=4G=0 `ke  
下面我们来剥离functor中的operator() MW! srTQ_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7L`A{L  
)IP,;<  
return l(t) op r(t) iZ#!O* >  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,~aQL  
return op l(t) [;r)9mh7  
return op l(t1, t2) 1t:Q_j0Ym  
return l(t) op ;kFDMuuO  
return l(t1, t2) op *;l]8.  
return l(t)[r(t)] H7z,j}l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )JDs\fUE  
9A/\h3HrJ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Hbj,[$Jb  
单目: return f(l(t), r(t)); #X%~B'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }6p@lla,%]  
双目: return f(l(t)); 14Xqn8uOW  
return f(l(t1, t2)); dT`D:)*:  
下面就是f的实现,以operator/为例 6CV* Z\b  
|jQ:~2U|   
struct meta_divide =}lh_  
  { 3AHlSX  
template < typename T1, typename T2 > G! ]k#.^A,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K#%&0D!  
  { sd,J3  
  return t1 / t2; $h2){*5E{  
} mPOGidxix  
} ; K{x\4  
X}=n:Ql'YY  
这个工作可以让宏来做: <>dT64R|  
.R) D3NZp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j|4<i9^}  
template < typename T1, typename T2 > \ m4TE5q%3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R}G4rO-J  
以后可以直接用 NO~*T?&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T_i:}ul  
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 $*SW8'],`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) AJf4_+He  
00G%gQXk,  
S/}2;\Xm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gwOa$f%O  
E=jNi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8qY79)vD4E  
class unary_op : public Rettype %b%-Ogz;4  
  { vL|SY_:4  
    Left l; Keuf9u  
public : )T/0S$@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DNOueU  
f1`gdQ)H  
template < typename T > !Z`j2 e}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aUzBV\Yd}  
      { w&$`cD  
      return FuncType::execute(l(t)); 1_o],? Q  
    } fRrvNj0{ V  
w:%o?pKet1  
    template < typename T1, typename T2 > hXfQ)$J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $h5xH9x ;  
      { M=%l}FSTw(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t0/p]=+.p/  
    } Te.Y#lCT$  
} ; >7wOoK|1'  
|2?'9<  
QP@%(]fG  
同样还可以申明一个binary_op %dRo^E1p  
5\N(PL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W 0(_ ~  
class binary_op : public Rettype O*eby*%h  
  { | h`0u'#  
    Left l; {HL3<2=o  
Right r; L; T8?+x  
public : vGc,vjC3x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )'Oh `$M  
,oN8HpGs  
template < typename T > k'gh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m`IC6*  
      { U1@IX4^2`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,R'@%,/  
    } [DJflCR&  
s8QM ewU  
    template < typename T1, typename T2 > D;oe2E{I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @.osJ}FxA  
      { oeKHqP wg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\>tA)IPSV  
    } kd=GCO  
} ; XUM!Qv  
VcAue!MN  
*YW/_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &K[_J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8;z6=.4xtg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IYqBQnX}oM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @En^wN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g3Ec"_>P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Mx6@$tQ%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M^MdRu  
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) l*ayd>`~x  
下面是修改过的unary_op ;6gDV`Twy  
j Yx38_5e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -#0qV:D  
class unary_op tna .52*/  
  { ]p*l%(dhY  
Left l; V\6=ySx  
  VOKZ dC-  
public : p%iGc<vHX  
DamC F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r^h4z`:L  
x N=i]~  
template < typename T > 2]I4M[|&z  
  struct result_1 $9 ]m=S  
  { 8j Mk)-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H]Cy=Zi"  
} ; WF2}-NU"  
IKABBW  
template < typename T1, typename T2 > A&s:\3*Kh  
  struct result_2 B,M(@5wz  
  { UV5Ie!\nm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1lq(PGX)  
} ; ;E@G`=0St  
pR `>b 3  
template < typename T1, typename T2 > 6Ca(U'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C2@,BCR  
  { Ol1e/Wv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =6woWlfb  
} '=[?~0(B  
4?0vso*X<:  
template < typename T > ">~.$Jp_4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .9R [ *<  
  { .nG#co"r}3  
  return OpClass::execute(lt(t)); z)'Mk[  
} n_$ :7J  
el2bd :  
} ; dOqOw M.y  
Fp@TCPe#  
6^uq?  
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 T^:UBjK6t{  
好啦,现在才真正完美了。 &f!z1d-qg?  
现在在picker里面就可以这么添加了: D-8O+.@  
%TX@I$Ba  
template < typename Right > GMMp|WV|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .}'qUPNR  
  { &F\?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Em?d*z  
} UQ'\7OS  
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。 #~SP)Ukp  
1=#q5dZ]  
/3;4#:Kkw  
7.C;NT  
*4_jA](  
十. bind !xP8# |1  
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。 5Ycco,x  
先来分析一下一段例子 iOwx0GD.n  
n.wF&f'D]  
n,=VQ Ou  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I([!]z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =g/{%;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kHXL8k#T  
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。 SfgU`eF%B  
我们来写个简单的。 eAX )^q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [P Q?#:r  
对于函数对象类的版本: 7s"< 'cx_F  
VS9`{  
template < typename Func > $wmvKQc{lx  
struct functor_trait uIcn{RZ_z  
  { A'G66ei  
typedef typename Func::result_type result_type; " Om[~-31  
} ; ktj]:rCkF  
对于无参数函数的版本: C K:y?  
Yiry["[]Q  
template < typename Ret > T _sTC)&a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :/:.Kb  
  { 8CnRi  
typedef Ret result_type; an4GSL  
} ; s4 6}s{6   
对于单参数函数的版本: =:DaS`~V  
 -QOw8vm  
template < typename Ret, typename V1 > 7h6,c/<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VUVaaOmO  
  { oo.!.Kv  
typedef Ret result_type; `VKf3&|<A  
} ; {z(xFrY  
对于双参数函数的版本: .uyGYj-C  
ZQ)>s>-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Yu?95qktP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y]{ >^`G  
  { Swp;HW7x  
typedef Ret result_type; |AcRIq  
} ; fRy^Q_~,  
等等。。。 -:30:oq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~n[xtWO0  
ox:[f9.5  
template < typename Func > +x_Rfk$fb  
struct func_return {.Z}5K  
  { 'rMN=1:iu"  
template < typename T > M&N B/  
  struct result_1 <@}I0  
  { f8M$45A'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zunV<2~(2}  
} ; B*4}GPQ  
x%+aKZ(m)  
template < typename T1, typename T2 > ?_"+^R z  
  struct result_2 j7sKsbb  
  { 0G7K8`a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u}!@ ,/)  
} ; "*LD 3  
} ; S/Fkw4%  
(>`5z(X  
 `)GrwfC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~=8uN<  
f>piHh?  
template < typename Func, typename aPicker > h3*Zfl<]  
class binder_1 3pK*~VK  
  { L:_bg8eD#  
Func fn; u:m]CPz  
aPicker pk; Z9575CI<  
public : cU{e`<xjA  
7<%<Ff@^)O  
template < typename T > U f|> (C  
  struct result_1 .C2TQ:B,.  
  { kGd<5vCs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iXj o[Rz^C  
} ; OfctoPP _0  
usEwm,b)  
template < typename T1, typename T2 > 0PU8 #2pR  
  struct result_2 ([-|}  
  { Z^]|o<.<I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DyeQJ7p  
} ; @J5Jpt*IE  
%z#f.Ql  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} = M]iIWQ@`  
UB 6mqjPK  
template < typename T > A5i:x$ww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~zSCg|"r  
  { @+9<O0  
  return fn(pk(t)); %^1cyk  
} ,WvY$_#xW%  
template < typename T1, typename T2 > <Q ?a=4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EL8NZ%:v:  
  { yaG= j  
  return fn(pk(t1, t2));  .&9 i  
} ]8T |f  
} ; hQ(qbt{e  
:6zG7qES3  
%{/%mJoX  
一目了然不是么? Eh =~T9  
最后实现bind NzU,va N  
qf=1?=l291  
O~59FuL  
template < typename Func, typename aPicker > V5GW:QT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ma8_:7`>O  
  { rg{9UVj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ?p(/_@  
} 5v?;PX  
;x:rZV/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;=<-5;rI  
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。 [8Qro8  
q^A+<d  
十一. phoenix 3,]gEE3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RjWqGr;bO  
-i4&v7"  
for_each(v.begin(), v.end(), =egW  
( 8}fu,$$5  
do_ {X[ HCfJd  
[ Ux#x#N  
  cout << _1 <<   " , " Qt,M!i,  
] HAv{R!*  
.while_( -- _1), "=6v&G]U4  
cout << var( " \n " ) zGc: @z  
) n+BJxu?  
); 3/b;7\M  
2*N_5&9mE  
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: OM|Fwr$  
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 .Wq@gV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K"b`#xN(t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AgRjr"hF*e  
1fo U  
rp6q?3=g  
template < typename Cond, typename Actor > j6  
class do_while c\ia6[3sX  
  { Pl<; [cB  
Cond cd; u{FDdR9<  
Actor act; E[O<S B I  
public : n @?4b8"  
template < typename T > _:X|.W  
  struct result_1 p|Q*5TO  
  { !<UJ6t}  
  typedef int result_type; 7C$ 5  
} ; o/C\d$i'  
{q<03d~9|G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zO V=9"~{  
2-"0 ^n{  
template < typename T > ;U<rc'qE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iw<jT|y)  
  { @^;j)%F}  
  do lip[n;Ir>  
    { M.nvB)  
  act(t); RGn!{=  
  } Z0`T\ay  
  while (cd(t)); ;L|uIg;.s  
  return   0 ; } g3+{\x8  
} 01T`Flz  
} ; M;0]u.D*=  
S.Z9$k%   
M[z)6 .  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3Wwj p  
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。 +3a?` Z  
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。 PG8^.)]M  
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。 M\Gdn92pd  
下面就是产生这个functor的类: k{VE1@  
?6nF~9Z'  
y$3;$ R^  
template < typename Actor > $5v0m#[^  
class do_while_actor dJv!Dts')C  
  { 'S2bp4G  
Actor act; ,ZQZ}`x(  
public : <BO)E(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !r`,=jK"  
1Nu1BLPm  
template < typename Cond > uZZU{U9h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7},)]da>,'  
} ; w=|GJ 0  
*=fr8  
2DB7+aZ*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :5/Uh/sX  
最后,是那个do_ 2o#,kGd  
4O:W#bx  
<$N"q  
class do_while_invoker uNn[[LS  
  { :K ~  
public : H33i*][H  
template < typename Actor > H"Klj_<dH0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tX!n sm1  
  { *xE,sj+(  
  return do_while_actor < Actor > (act); >|6iR%"f#  
} U:MPgtwe  
} do_; G60R9y47c  
or k=`};  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AW#<i_Ybf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z4){ 7|~a  
最后来说说怎么处理break和continue t8+_/BXv  
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。 zE)~0v4  
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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