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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w Vof_'F1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *K)v&}uw  
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, _E%[D(  
mSzwx/3"  
w iq{ Jo#  
}iC~B}  
  class filler :@/fy}!  
  { pqs)ueu  
public : W@G[ gS\T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i~,k2*o  
} ; Y[H_?f=;%  
)FP|}DCxQ  
0L1P'*LRU  
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: %pt $S~j  
4/jY;YN,2  
J!H5{7.efN  
\w:u&6,0O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qYh,No5\;t  
j@ "`!uPz  
RpXQi*c0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l=oVC6C  
x B?:G  
-r2cK{Hhp&  
cU>&E* wD  
二. 战前分析 ? vlGr5#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9t[278B6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 WNx^Rg" >'  
ZChY:I$<  
e!8_3BE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R*y[/Aw  
  /* --------------------------------------------- */ 1^;h:,e6  
vector < int *> vp( 10 ); gv,T<A?Z2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q^cFD  
/* --------------------------------------------- */ HB}gn2 .1&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yjO7/< 2  
/* --------------------------------------------- */ |:?.-tq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b[k 1)R"  
  /* --------------------------------------------- */ K4yYNlY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2%8Y-o?  
/* --------------------------------------------- */ Lwcw%M]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g#:XN  
h=tu +pn  
)eEvyU  
C{Ug ?hVP  
看了之后,我们可以思考一些问题: L1xD$wl  
1._1, _2是什么? Tc(R-Wi  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6'ZnyWb  
2._1 = 1是在做什么? (0Qq rNs  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Zz-;jkX)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xdM#>z`;  
{t:ND  
T/;hIX:R  
三. 动工 !S!03|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (3h*sd5ly  
-],?kP  
3R*@m  
-9I%   
template < typename T > \Sby(l  
class assignment gJxVU41  
  { c.Y8CD.tqL  
T value; ;8T=uCi  
public : ~BZV:Es  
assignment( const T & v) : value(v) {} KaE;4gwM  
template < typename T2 > bW^QH-t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3x0wk9lND  
} ; yTt (fn:;  
->&VbR)  
~k0)+D}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *F*fH>?C#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S1`0d9ds#  
E`n`#=xKR  
J_|}Xd)~t6  
{\/nUbo[  
  class holder ^6oqq[$  
  { s~ZFVi-i  
public : !#I/be]  
template < typename T >  &n.uNe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5{0>7c|.  
  { eKz~viM'  
  return assignment < T > (t); nE0~Y2  
} /7@2Qc2  
} ; 8 ysK VF  
Ww&- `.  
VQ<i$ I  
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: TDE1z>h+"  
X&?lDL7?  
  static holder _1; T\!SA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T;r];Y(b*  
(OcNC/9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )v{41sM+  
而不用手动写一个函数对象。 -xu.=n@,  
R(83E B~_  
nvK7*-  
<`_OpNxqW  
四. 问题分析 niEEm`"  
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。 7 eQoc2X2  
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。 j4xr1y3^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^s~n[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6q[!X0u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 , ."(Gp  
nl9Cdi]o  
五. 问题1:一致性 E D^rWE_  
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?| -f2`qltjb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0#fG4D_  
UX'NJ1f  
struct holder -0o6*?[Z  
  { 0 ;_wAk  
  // JX/4=..  
  template < typename T > _#D\*0J  
T &   operator ()( const T & r) const d<Q+D1  
  { iynS4]`U  
  return (T & )r; EKd3$(^   
} Gz|%;  
} ; x~9z`d{!  
Ipz 1+ #s'  
这样的话assignment也必须相应改动: d6@jEa-  
c`i=(D<  
template < typename Left, typename Right > oUvk2]H  
class assignment <%>n@A  
  { 7{^4 x#NO  
Left l; b({Nf,(a2  
Right r; RD$tc~@UB  
public : >@^yj+k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "-Q Rkif  
template < typename T2 > >6[ X }  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zRy5,,i5=[  
} ; Q P=[ Vw  
$JhZ'Z  
同时,holder的operator=也需要改动: k=mT!  
uH&,%k9GVK  
template < typename T > {eswe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 45)ogg2  
  { Cj !i)-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); : \:~y9X0  
} Wz-3?EQ  
s"=F^#  
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。 B221}t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |)?aH2IL  
K Z!N{.Jk  
return l(rhs) = r; g| ._n  
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。 - Y8ks7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rO(TG  
T018)WrhL  
template < typename Tp > c BHL,  
class constant_t \)otu\3/  
  { uRm_  
  const Tp t; >'ksXA4b  
public : Wj4^W<IO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !2Xr~u7a  
template < typename T > rv,NQZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6MQs \J6.  
  { 1<W4>~,wj  
  return t; ,qe]fo >  
} 5BU%%fBJ.  
} ; v LBee>$  
\,l.p_<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8|5Gv  
下面就可以修改holder的operator=了 oEenm\ZI  
Txt%nzIu  
template < typename T > AB2mt:^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \ W 'i0+  
  { CGd[3}"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GJC!0{8;  
} *(d6Z#  
s%N`  
同时也要修改assignment的operator() Mhv1K|4s  
rL%]S&M9  
template < typename T2 > rnn2u+OG   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HJfQ]p'nK2  
现在代码看起来就很一致了。 V8sH{R-  
abROFI5.L  
六. 问题2:链式操作 $u; >hk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R3B5-^s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `26V`%bPkr  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0'yG1qG  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;|>q zx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NK7H,V}T  
c<=`<!FS[  
template < typename T > | V.S.'  
struct result_1 xb =8t!  
  { 5JBB+g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >JKnGeF  
} ; ]aC ':55(  
%[]"QbF?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: oLrkOn/aY  
 xFBh?  
template < typename T > @-wNrW$  
struct   ref [&h#iTRT  
  { Io$w|~x  
typedef T & reference; g08*}0-k  
} ; qri}=du&F  
template < typename T > Ws-6W!Ib%  
struct   ref < T &> @Jb@L  
  { Rk($lW)  
typedef T & reference; zmrQf/y{R  
} ; Js\-['`  
9J~:m$.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K1?Z5X(b  
Ur'9bl{5  
template < typename T > J)9 AnGWe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "/ tUA\=j  
  { wGEWr2$  
  return l(t) = r(t); #4P8Rzl$/  
} > I$B=  
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。 dT5J-70Fl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 On#;)35M  
b#D9eJhS  
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 2[jL^ XMM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jj2g5={  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2y3?!^$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O&`U5w  
最后的布局是: UWQtvQ f  
                Add ;[(= kOI  
              /   \ i&'#+f4t  
            Divide   5 zP_]  
            /   \ E]?)FH<oP  
          _1     3 ppAmN0=G  
似乎一切都解决了?不。 oR*ztM  
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%mu  
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-n>9  
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[x7QlA;  
PT3>E5`Nu  
template < typename Right > Ct4LkmD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lV P9=  
Right & rt) const 2>F\&  
  { KMUK`tbaI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # v{Y=$L  
} T"n{WmVQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -glugVq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Rw{$L~\  
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。 5\okU"{d7  
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。 6ayy[5tW  
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。 U z"sdi  
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? ?n)Xw)]  
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: Z:K+I+:t  
$z*@2Non  
template < class Action > >BBl 7  
class picker : public Action cppL0myJ  
  { 7$!yfMttu  
public : H5~1g6b@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^;.T}c%N  
  // all the operator overloaded 3pB}2]  
} ; 8EOh0gk7  
GxxDY]!  
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。 ~|h lE z  
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: ful#Px6m  
FC6xFg^  
template < typename Right > d:A}CBTSY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WrNLGkt  
  { Nwgu P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KacR?Al  
}  Do|]eD  
y<TOqn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <3b'm*  
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。 k^z0Lo|)'  
=4eUAeH {w  
template < typename T >   struct picker_maker #,G1R7  
  { 1Q]Rd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |+98h&U~  
} ; Z.quh;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _1ew(x2J  
  { 5UE409Gn'  
typedef picker < T > result; g+/0DO_F3  
} ; j.DHqHx  
T .kyV|  
下面总的结构就有了: kB o;h.[l  
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。 -LTKpN`[@  
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。 wzd`l?o,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ndw7v  
至此链式操作完美实现。 ;+sl7qlA4  
xOythvO  
t-WjL@$F/  
七. 问题3 -OrR $w|e  
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。 o]<jZ_|gB  
vYdR ht\(  
template < typename T1, typename T2 > PY?8 [A+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3)3Hck  
  { KF+mZB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ld.7`)  
} joqWh!kv7U  
+Gow5-(  
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: g5i#YW  
[]zua14F6  
template < typename T1, typename T2 > 8'_ 0g[s  
struct result_2 /prYSRn8  
  { Z0$] tS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z0-ytODI I  
} ; &R,9+c  
1_uvoFLk  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? tmO`|tn&  
这个差事就留给了holder自己。 +TH3&H5I_A  
    ?Nf 5w  
>"%ob,c:#  
template < int Order > {pWBwf>R C  
class holder; 8u>gbdU  
template <> 4J5pXlzV  
class holder < 1 > ,X68xk.'  
  { ?sXG17~Bm  
public : Pz%~ST  
template < typename T > F)S PaC4  
  struct result_1 Lu=O+{*8  
  { !77NG4B  
  typedef T & result; &$=!dA  
} ; _7"5wB?|+  
template < typename T1, typename T2 > E)W@{?.o#  
  struct result_2  Qqc]aVRF  
  { [ ny6W9  
  typedef T1 & result; KxIyc7.  
} ; _'!kuE,*1  
template < typename T > m|O1QM;T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ys8Q.oBv_`  
  { irKIy  
  return (T & )r; \S ."?!U  
} d(;4`kd*N  
template < typename T1, typename T2 > Qhn;`9+L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =sgdkAYwP  
  { rjk( X|R*  
  return (T1 & )r1; 0 )}$^TV  
} 7 ^$;  
} ; %w ) +V  
h/)_) r.x  
template <> qf#)lyr<D6  
class holder < 2 > iPj~I  
  { wRvb8F 0  
public : I :l01W;  
template < typename T > #_JYh?  
  struct result_1 s{}]D{bc  
  { l dqLM  
  typedef T & result; nP3  E  
} ; &7>zURv  
template < typename T1, typename T2 > "rhYCZ B  
  struct result_2 d`y!cu2}  
  { 8sOQ9  
  typedef T2 & result; J G$Z.s  
} ; 5(m(xo6  
template < typename T > &,:h)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0~Gle:  
  { (?0`d  
  return (T & )r; 12UD19!  
} ;i<jhNA  
template < typename T1, typename T2 > =r2]uW9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V3Z]DA  
  { bulS&dAX  
  return (T2 & )r2; ?)D^~/ A  
} Yk!/ow@.  
} ; ~f\G68c  
zp}eLm:=d  
49H+(*@v@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Of,2Q#oji  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 64>krmVIe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8^/I>0EZ  
saf&dd  
return l(i, j) = r(i, j); Lh.b 5Q|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =FP0\cQ.  
:aCrX  
  return ( int & )i; MGS-4>Q#  
  return ( int & )j; "Jq8?FoT  
最后执行i = j; \y`+B*\i  
可见,参数被正确的选择了。 =@&cHY  
b;sVls  
Z<[<n0o1  
Yb3mP!3q8Z  
t_^X$pL  
八. 中期总结 )Z 9E=%  
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: 8Me:Yp_Xt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d\{>TdyF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hb} X-6N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H %JaZ?(  
K.<.cJE  
sV"UI  
i<kD  
q;g>t5]a  
l/TjQ*  
九. 简化 Z;Ez"t&U  
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。 t7 n(Qkrv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g9D^)V  
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: 9vUO *D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _.IxRk)T  
  +-*/&|^等 ryF7  
2. 返回引用。  McH>"`  
  =,各种复合赋值等 (wDm*bZ*  
3. 返回固定类型。 {'?)FX*W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0.T4{JS#  
4. 原样返回。 |F,R&<2  
  operator, dI&!e#Y  
5. 返回解引用的类型。 j`^$#  
  operator*(单目) IG)s^bP  
6. 返回地址。 ;c~cet4  
  operator&(单目) S#)Eom?V  
7. 下表访问返回类型。 /Jf.y*;  
  operator[] L^2FQti>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dm0QcW4  
  operator<<和operator>> 1XM^8 .;  
ku$$ 1xq  
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。 Ya>oCr}K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Gj"7s8(/K|  
t!*+8Q !e  
template < typename Left > d \x7Zw>  
struct value_return 'WaPrCw@Mf  
  { p' M%XBu  
template < typename T > l^ZI* z7N  
  struct result_1 yjfat&$  
  { j83p)ido  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S*j6OwZ  
} ; s! n<}C  
ono4U.C9  
template < typename T1, typename T2 > :Y9NLbv  
  struct result_2 zSo)k~&[3  
  { kOI t(e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6-?66g mT  
} ; )Ke*JJaq  
} ; ,9WBTH8  
O'Js}  
EEGy!bff  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v) vkn/:  
=bEda]  
下面我们来剥离functor中的operator() | WvUq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %Gt .m  
_YcA+3ZL  
return l(t) op r(t) \&H nKhI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2W4qBaG$=  
return op l(t) }Ho Qwy|&  
return op l(t1, t2) 8 Y5  
return l(t) op rETRTp0HT  
return l(t1, t2) op `Od5Gh  
return l(t)[r(t)] xO-+i\ ZV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =JJL[}a|  
w8n|B?Sr  
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: !?|Th5e   
单目: return f(l(t), r(t)); 9W(dmde>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O%FPS=  
双目: return f(l(t)); Th=eNL]  
return f(l(t1, t2)); H,b5C_D29  
下面就是f的实现,以operator/为例 =jN *P?  
O} f80K  
struct meta_divide EVoE szR  
  { rwGKfoKI  
template < typename T1, typename T2 > mvq&Pj 1}L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g1jTy7g?  
  { b#X^=n2  
  return t1 / t2; J>\B`E  
} Z,=7Tu bR#  
} ; Y'ow  
'#k0a,<N  
这个工作可以让宏来做: ELj\[&U  
z_|/5$T>U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hNzB4 p  
template < typename T1, typename T2 > \ 0(S"{Ov  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?]*^xL;x?  
以后可以直接用 &uO%_6J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x@*SEa  
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 XHK70: i  
(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。。。) ^/r7@:  
m@^1JlH  
.C--gQpIv  
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 (;q;E\Ej q  
zzyHoZJP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OVV]x{  
class unary_op : public Rettype NgY =&W,  
  { ll C#1  
    Left l; :53)N v  
public : nVi[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `DC2gJKk%  
+t?3T-@Ks  
template < typename T > Cvf[/C+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nd;K u6  
      { sJDas,7>  
      return FuncType::execute(l(t)); -q*i_r:,  
    } :AE&Ny4  
`|/<\  
    template < typename T1, typename T2 > *m#Za<_Gv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AT%u%cE-  
      { uB]b}"+l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sIxTG y.  
    } RS^lKJ1 U  
} ;  0}CGuws  
GgB,tam{p  
NB8/g0:=n&  
同样还可以申明一个binary_op [DF,^4g  
*#C+iAF|)'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tfGHea)M  
class binary_op : public Rettype nYX@J6!  
  { ^Gqt+K%  
    Left l; c\Q7"!e  
Right r; c5u@pvSP  
public : ?]}8o}G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6Q${U7%7  
8]U{;|';  
template < typename T > D>LZP!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * iF]n2g:  
      { O R;uqV@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U4b0*`o  
    } %|^fi8!:|  
c1E'$- K@  
    template < typename T1, typename T2 > H{=21\a\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bq$rf < W  
      { Z\k&gio5C^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 23DiW#o'  
    } `0Oh_8"  
} ; jbS\vyG  
M)2VcDy  
;{U@qQD7  
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 y9>ZwYN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ndi9FD3im  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BZ?.D_bu  
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。 9f<MQ6_UU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tF{D= ;G  
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。。。 N-e @j4WU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6jC`8l:  
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) Y7*U:I+N  
下面是修改过的unary_op C<m{*C-`a  
.P7"e5g e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (A~/'0/  
class unary_op x7eQ2h6O  
  { c'S,hCe*  
Left l; M!REygyx  
  F!]lU`z)=  
public : 7~5ym15*  
4UW_Do  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #0y)U;dA+w  
\cUC9/ b  
template < typename T > VB, ?Mo}R  
  struct result_1 4}eepJOn  
  { qa0 yg8,<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; id2j7|$,  
} ; F7O(Cy"1  
i5CK*"$Q  
template < typename T1, typename T2 > f (F)1  
  struct result_2 ".<DAs j  
  { aPm`^ q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t3&LO~Ye  
} ; *fn*h[pV&  
W8KDX_vGJ  
template < typename T1, typename T2 > ;;:-l99  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l@\#Ywz  
  { hKT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rjp-Fw~1w  
} 4DL)rkO  
aD=A^ktx  
template < typename T > >VN5`Zlw\C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '<ZlGFt'n  
  { k6sI L3QJ0  
  return OpClass::execute(lt(t)); z6w3"9Um  
} lna}@]oR  
:"xzj<(  
} ; "hzB9*"t  
t\%HX.8[;%  
}}>q2y  
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 ,z-}t& _t  
好啦,现在才真正完美了。 Ai gS!-   
现在在picker里面就可以这么添加了: I~Zh@d%  
P#XID 2;  
template < typename Right > e0T34x'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :qIXY/  
  { 3P^sM1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Od %"B\  
} 49dd5ddr  
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。 NT+?  #0I  
7lBAxqr2  
Te}8!_ohyC  
EodQ*{l  
w &(|e <  
十. bind O^^C;U@U<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。 -2A(5B9Fq  
先来分析一下一段例子 % Cv D-![0  
I^8"{J.Q)[  
,~OwLWi-|X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P%(O|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;o 0&`b?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6Qy@UfB  
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。 T2!6(, s9  
我们来写个简单的。 K3x.RQQ-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5&q8g;XiEM  
对于函数对象类的版本: B3 5E8/  
vWf; 'j  
template < typename Func > < VSA  
struct functor_trait jhg;%+KB  
  { `R=HKtr?  
typedef typename Func::result_type result_type; |]ZYa.+:  
} ; =MLcm^b  
对于无参数函数的版本: OC<5E121>Y  
.P MZX%*v  
template < typename Ret > e^[H[d.WMC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }t%!9hr5D  
  { /S(zff[at  
typedef Ret result_type; vbD{N3p)?n  
} ; 52,m:EhL  
对于单参数函数的版本: 0 SNIYkGE  
I{*<4a7q  
template < typename Ret, typename V1 > x"{'&J[hx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2h=!k|6  
  { 3 "Q=Vl"  
typedef Ret result_type; [>1OJY.S}T  
} ; 2U:H545]]  
对于双参数函数的版本: p-/|mL  
Y5FbU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P}TI q#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mHBnC&-/  
  { T<w5vqFDu  
typedef Ret result_type; qASqscO  
} ; ],J EBt  
等等。。。 N 0= ac5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S!3S4:]B^  
c(n&A~*AJ%  
template < typename Func > 3MY(<TGX  
struct func_return ZOQTINf  
  { Q'YH>oGh^  
template < typename T > j/nWb`#y  
  struct result_1 l:<?{)N`  
  { ]):<ZsT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0VGPEKRh  
} ; j  S?xk  
v%s`~~u%^  
template < typename T1, typename T2 > (h5'9r  
  struct result_2 Ar:*oiU  
  { L?Qg#YSd ~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JoN\]JL\,  
} ; gUpb4uN  
} ; 4)"n RjGg  
8-_QFgY  
_',prZ*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LX@/RAd vz  
%T)oCjM[\  
template < typename Func, typename aPicker > 5K<5kHpvJ{  
class binder_1 Sk:ws&D1u  
  { N\#MwLm  
Func fn; D!.+Y-+Xzu  
aPicker pk; -#2)?NkeE  
public : v}tag#f5>?  
KTn}w:+B\  
template < typename T > E 2"q3_,,  
  struct result_1 PB/IFsJ  
  { niqN{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +H9>A0JF  
} ; "ajjJ"x A  
pDh{Z g6t  
template < typename T1, typename T2 > -|Y(V5]  
  struct result_2 B:e @0049  
  { #ceaZn|@m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xZQg'IT  
} ; 3$m4q`J  
1\g6)|R-+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P#_sg0oJF  
9(5Oe H6o?  
template < typename T > GHsilba  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wmTq` XH)  
  { E/09hD Q  
  return fn(pk(t)); p8\zG|b5  
} PC[c/CoD  
template < typename T1, typename T2 > B';6r4I-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XP1~d>j  
  { XvE9 b5}  
  return fn(pk(t1, t2)); QR Ei7@t  
} /,X[k !  
} ; *3&fqBg  
Ty<L8+B|  
AN24Sf'`  
一目了然不是么? K)-m*#H&uw  
最后实现bind xw3YK!$sIF  
6X\ 2GC9  
=Apxdnz,  
template < typename Func, typename aPicker > 66'?&Xx'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :J :, m  
  { g=2Rqi5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %^8^yZz  
} RtCkVxaEx  
5e}A@GyC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K,e w>U  
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。 x#Q>J"g  
)DeA} e ?F  
十一. phoenix >A<bBK#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V`RNM%Y  
:pF_GkG  
for_each(v.begin(), v.end(), PIWux {  
( g"L|n7_b  
do_ +8#_59;x  
[ l%`F&8K  
  cout << _1 <<   " , " TD9;kN1`  
] 1 I*7SkgKv  
.while_( -- _1), x&`~R>5/  
cout << var( " \n " ) 2{Chu85   
) (lGaPMEU}  
); \o Eo~  
p<&Xd}]"^W  
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: UTSL  
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 ^<:sdv>Y5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tBm_YP[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v NeCpf  
t2V0lyeL  
I`w4Xrd  
template < typename Cond, typename Actor > JIFU;*PR1  
class do_while sT/c_^y  
  { #!9S}b$  
Cond cd; -PnyZ2'Z  
Actor act; 90# ;?#  
public : #9m$ N  
template < typename T > 'r@:Cz3e*I  
  struct result_1 _6k*'aT~FK  
  { v$)q($}p  
  typedef int result_type; 2TES>}  
} ; ~+H" -+  
%"X-&1vV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `?y<>m*  
*1'`"D~  
template < typename T > /{{UP-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bC^(U`y32  
  { g'l?~s`SB  
  do X>I)~z}9#  
    { kip`Myw+  
  act(t); e*  
  } /R LI,.%  
  while (cd(t)); ycJg%]F*5  
  return   0 ; S|zW^|YU  
} j.i#*tN//  
} ; JTqq0OD}  
;D.h 65rr  
R|P_GN6 >  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %y<ejM  
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。 (5 <^p&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P(SZ68  
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。 =1oNZKBP  
下面就是产生这个functor的类: ,SScf98,j  
o:Zd1"Z  
rxO2js  
template < typename Actor > vU*x2fVb}  
class do_while_actor Zw] ?.  
  { {C^@Q"I  
Actor act; XMRNuEU  
public : '(#g1H3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a45 ss7  
=3 +l  
template < typename Cond > tVqmn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3|rn] yZ  
} ; =/+#PVO  
me\cLFw  
[ut#:1h^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IC{F.2D  
最后,是那个do_ y_}SK6{  
]]cYLaq(  
sl/)|~3!8  
class do_while_invoker P|^$kK  
  { z}.D" P+  
public : 137Xl>nO  
template < typename Actor > K` nJVc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &!y]:CC{  
  { f]d!hz!  
  return do_while_actor < Actor > (act); fw{,bJ(U  
} ex?\ c"  
} do_; :+ ,st&(E  
>]}yXg=QK+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .}9FEn 8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1.R kIB  
最后来说说怎么处理break和continue Cj&$%sO1  
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。 hteOh#0{   
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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