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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \|t0~sRwh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i+Dgw  
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, #dt2'V- ,  
b?NeSiswn  
oMe]dK  
)l}wjKfgO  
  class filler O*v+<|0!l  
  { M!l5,ycF  
public : D` X6'PP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8} k,!R[J  
} ; Kzu9Qm-+z^  
pi}H.iF  
5mNXWg7#]  
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: sZB6zTX J  
HXHPz 4  
=eoxT  
N6[^62  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .rm7Sd4K  
Umt ia~x=&  
LD~'^+W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }gi' %e  
5; [|k$ v  
]+dl=SmF  
t g*[%Jf^  
二. 战前分析 \>`$x:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Av>j+O ;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (NC>[  
e:D"_B  
9y*! W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2vN(z %p  
  /* --------------------------------------------- */ I{I [N &N  
vector < int *> vp( 10 ); J-<B*ot+lX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B[B<U~I}  
/* --------------------------------------------- */ \=V[ba:q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cgeS)C7  
/* --------------------------------------------- */ mRY6[*u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uW9M&"C~  
  /* --------------------------------------------- */ 4Z9 3 g {  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mVAm^JK  
/* --------------------------------------------- */ J\$l3i/I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R<HZC;x  
[5*-V^m2  
UjOhaj "h  
|I5?5 J\  
看了之后,我们可以思考一些问题: s)8M? |[`I  
1._1, _2是什么? %,cFX[D/)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A<5`[<x$  
2._1 = 1是在做什么? WbWW=(N'd  
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。 MxEAs}MDv  
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。 J_E(^+  
f}Tr$r  
KBq aI((  
三. 动工 *b{lL5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )V/lRR&  
?67I|@^  
DjzBG*f/  
\g1@A"  
template < typename T > -b0'Q  
class assignment "HfU,$[  
  { L{A-0Ffh  
T value; uEGPgYY(  
public : GR[>mkW!M  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^MHn2Cv/~  
template < typename T2 > *Yu\YjLPG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -yQ\3wli`  
} ; ^r_lj$:+$  
LA`V qJ  
[ky6E*dV`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {3(.c, q@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u<shhb-  
h4\6h  
'(X[ w=WXy  
b\;u9C2y'  
  class holder 3|+f si)x  
  { H..ZvGu  
public : ,Zf!KQw  
template < typename T > J-\?,4mcP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RL Zf{Q>  
  { lJzy)ne  
  return assignment < T > (t); ^%%5  
} >-@ U_p  
} ; CCh8?sM  
Y0B1xL@  
m?VRX .>  
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: m_"p$m;  
TBKd|D'H  
  static holder _1; )| x%o(n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DGZY~(]  
+'qX sfc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L0mnU)Q}C  
而不用手动写一个函数对象。 sK%Hx`  
_`Q It>R  
0 {JK4]C  
Kxl,] |e>  
四. 问题分析 gGX0+L@E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _/ }6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]AA%J@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U\Ar*b)/T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d[]p_oIQq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n1>,#|#  
v^c<`i;  
五. 问题1:一致性 z34>,0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8q?;Hg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >U~|R=*  
"?SOBA!vy  
struct holder jfY{z=*]u  
  { OOBcJC  
  // .K@x4 /1  
  template < typename T > q#(/*AoU  
T &   operator ()( const T & r) const HD:%Yv  
  { |N$?_<H  
  return (T & )r; Y <Znv%M  
} crNjI`%tw  
} ; _MdZDhtm  
W>0"CUp  
这样的话assignment也必须相应改动: =`1m-   
-N7xO)  
template < typename Left, typename Right > k?HrD"k"  
class assignment }PFt  
  { mUt,Z^ l`  
Left l; t*a*v;iz  
Right r; t{X?PF\>o  
public : .'S^&M/$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aa`MK$29F  
template < typename T2 > T")i+v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pYfV~Q^3  
} ; r9] rN  
#A3v]'7B  
同时,holder的operator=也需要改动: ~n/Aq*  
TmYP_5g:  
template < typename T > Cfr<D3&,]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JEsLF{  
  { ;wbUk5Tf/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =a9etF%B  
} ~#x :z ^U  
NuD[-;N]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "brRME3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fK'.wX9  
f]ue#O  
return l(rhs) = r; _V& !4Zd9:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ns2,hQFc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m4"N+_j  
3ximNQ} S  
template < typename Tp > U=kx`j>  
class constant_t x7.QL?qR.  
  { Z cm<Fw  
  const Tp t; \L ]   
public : CZyz;Jtk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n5v'  
template < typename T > lMC{SfdH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cq,v1Y<  
  { 382*  
  return t; 2$ |]Vj*Zs  
} 3I"NI.>*  
} ; *K(k Kph  
+}^|dkc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W|25t)cJ8h  
下面就可以修改holder的operator=了 ^sifEgG*d  
Qz@IK:B}  
template < typename T > oTCzYY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `/O`OrZ1K  
  { 6 Wpxp\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WR/o @$/  
} T- |9o|~z  
gB>imr#e&  
同时也要修改assignment的operator() sno`=+|U]  
~)q g  
template < typename T2 > \ ]   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4M}|/?<Br  
现在代码看起来就很一致了。 +VCo$o  
r{\BbUnf)  
六. 问题2:链式操作 uf)W-Er6~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y=AsgJ  
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。 NunV8atn:  
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'yQ#[rn  
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。 0#oBXu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sM9FE{,mx  
L[?nST18%  
template < typename T > H8@8MFz\  
struct result_1 "z^(dF|  
  { q,B3ru.?d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e>l,(ql  
} ; i:o}!RZ>  
ZFS7{:  
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: U4>O\sU  
5@P%iBA4(3  
template < typename T > "h=6Q+Ze  
struct   ref d^F|lc ]8  
  { J["H[T*  
typedef T & reference; ^GMJ~[]  
} ; gmh5 %2M  
template < typename T > KRYcCn  
struct   ref < T &>  fb\DiKsW  
  { EgTFwEj  
typedef T & reference;  ep+  
} ; (1CJw:  
?Z q_9T7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w *50ZS;N  
i S%  
template < typename T > OJAx:&]3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <lMg\T?K  
  { *>jjMyn  
  return l(t) = r(t); <i{K7}':  
} .xO _E1Ku;  
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。 "EoDQT"0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3VmI0gsm.>  
dY}pN"  
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 |6E .M1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %*lp< D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q1Ux!$_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )kYOHS  
最后的布局是: ~eP  
                Add V vu(`9u]  
              /   \ 9)`amhf>  
            Divide   5 8L%M<JRg~  
            /   \ C.~ j'5N  
          _1     3 W>B^S  
似乎一切都解决了?不。 k#O,j pbB  
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。 V/PAi.GZ  
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。 Ln. 9|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: \m4T3fy  
*8bK')W  
template < typename Right > #^6^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V8hO8  
Right & rt) const !}y1CA  
  { J~KX|QY.S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B^fT>1P  
} uWjN2#&,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fW?sYC'  
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。 ;+ azeW ^  
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。 +4et7  
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。 L@RIZu>ZW+  
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。 %r%So_^  
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? V1B(|P  
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: P7:d ly[,q  
{ p;shs5  
template < class Action > -/ +#5.`1  
class picker : public Action a?F!,=F  
  { tx"LeZZ  
public : _X4!xbP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W @.Ji B  
  // all the operator overloaded %MZP)k,&U  
} ; h7]EB!D\A  
@PI%FV z~p  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1!1!PA9u  
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: qmglb:"  
nv0#~UgE#a  
template < typename Right > `!vUsM.d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X|}2_B  
  { =Mj 0:rW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X^s2BW  
} :z&7W<  
eF~dQ4RZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D+JAK!W  
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。 dtZE67KS  
]y#3@  
template < typename T >   struct picker_maker pTJX""C  
  { o*5U:'=5}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &c>?~-!W  
} ; cA)[XpQ:+W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jQS 6J+F]  
  { B07v^!Z>  
typedef picker < T > result; kLj$@E`4  
} ; @WMA}\Cc  
.uF[C{RnO  
下面总的结构就有了: q?):oJ  
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。 A1 "SLFY  
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。 P 43P]M2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U75Jp%bL  
至此链式操作完美实现。 _oG&OJ@  
v&a4^s  
x3 >  
七. 问题3  asHxL!  
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。 tM4 Cx  
n/~A`%E@  
template < typename T1, typename T2 > ) ZfdQ3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vi.w8 >CE  
  { <-'$~G j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U8.7>ENnP&  
} @$9'@")  
`h:34RC;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `d7n?|pD  
i4JqT\q  
template < typename T1, typename T2 > M(x$xAiD  
struct result_2 _{<seA  
  { 1u3, '8F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xpe)PXb  
} ; JjaoOe  
eET&pP3Rp  
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? U_x)#,4  
这个差事就留给了holder自己。 2c6g>?  
    S*o[ZA   
h2ytS^  
template < int Order > *(C(tPhC  
class holder; *Kdda} J+  
template <> (hiyNMC  
class holder < 1 > svxw^ 0~a  
  { ^nbnbU4'  
public : T,aW8|  
template < typename T > y@0E[/O  
  struct result_1 cufH?Xg<  
  { , ]bB9tid  
  typedef T & result; AbZKYF P  
} ; '%q$` KDb  
template < typename T1, typename T2 > '>r7V  
  struct result_2 PRHCrHs  
  { 0 a80 LAK  
  typedef T1 & result; ggJO:$?$L  
} ; ^0/j0]O  
template < typename T > ^fZ&QK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ` ,SiA-3*  
  { ty8v 6J#  
  return (T & )r; j4qJ.i  
} z^T`x_mF  
template < typename T1, typename T2 > o!)3?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )c `7( nY  
  { yu;P +G  
  return (T1 & )r1; z CvKDlL  
} ~]QHk?[wc  
} ; oH_;4QU4y  
6oGYnu;UZ  
template <> V#iPj'*   
class holder < 2 > Y'8?.a]'  
  { cXKjrL[b  
public : /pT =0=  
template < typename T > m6w].-D8  
  struct result_1 9Gnc9_]I;W  
  { >k (C  
  typedef T & result; ,^2>k3=  
} ; 2.l:O2<  
template < typename T1, typename T2 > oM>Z;QVRC:  
  struct result_2 / G7vwC  
  { d>mo~  
  typedef T2 & result; "$YJX1u3  
} ; fTK3,s1=  
template < typename T > lE4HM$p   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wY[+ZT  
  { ppVHLrUh  
  return (T & )r; kZmpu?P  
} NgP&.39U  
template < typename T1, typename T2 > y.< m#Zzt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xD~5UER  
  { pSdI/Vj'=  
  return (T2 & )r2; )QU  
} rE.;g^4p  
} ; ?iWi  
lww!-(<ww  
7%x[q}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~d|A!S`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JR@`2YP-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /rnu<Q#iH  
2y;Skp  
return l(i, j) = r(i, j); a%/9v"}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ! |<Fo'U  
L.*M&Ry  
  return ( int & )i; 3z{?_;bR  
  return ( int & )j; i@"@9n~  
最后执行i = j; iJ1"at  
可见,参数被正确的选择了。 O;:mCt _H  
N"Zt47(  
@tNzQ8  
8]/bK5`  
'vbsvT  
八. 中期总结 :L F?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =Y|VgV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'YmIKIw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f e\$@-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /Kql>$I  
h-q3U%R4}@  
fg_4zUGM+g  
B~MU^ |v  
+" .X )avF  
[=6]+V83M  
九. 简化 _n0CfH.v  
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。 <J< {l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qeVfE_<  
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: e$<0 7Oc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4tRYw0f47  
  +-*/&|^等 %(3|R@G.  
2. 返回引用。 fInb[  
  =,各种复合赋值等 x nsLf?>]  
3. 返回固定类型。 <'y?KiphL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )B"jF>9)[  
4. 原样返回。 cLpYW7vZ[  
  operator, e24WW^S  
5. 返回解引用的类型。 (y=C_wvqZ  
  operator*(单目) {f/~1G[M  
6. 返回地址。 XRM_x:+]  
  operator&(单目) ysQ_[ ]/  
7. 下表访问返回类型。 j/323Za+  
  operator[] ;#g"(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 + [iQLM?zo  
  operator<<和operator>> g0xuxK;9c  
\tf <B\oa  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E:UW#S%A f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: | k&Ck  
CpUk Cgg  
template < typename Left > T,,WoPU8t  
struct value_return cvn@/qBq*t  
  { bkOv2tZ  
template < typename T > >:74%D0UF  
  struct result_1 [owWiN4`s  
  { Jj; L3S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; py$Q  
} ; z`.<U{5  
Sj%u)#Ub  
template < typename T1, typename T2 > >{q]&}^U  
  struct result_2 C)um9}  
  { "Gsc;X'id  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *>Ns_su7W  
} ; i?p$H0b n  
} ; |kyX3~  
~8q)^vm>f?  
Z^bQ^zk-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t URu0`](  
m~iXl,r  
下面我们来剥离functor中的operator() ? ^0:3$La  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b.2aHu( 3  
"3X2VFwoJ  
return l(t) op r(t) MU`1LHg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0at/c-K`  
return op l(t) jZu[n)u'C  
return op l(t1, t2) {3|t;ZHk  
return l(t) op u(z$fG:g  
return l(t1, t2) op qk%;on&`  
return l(t)[r(t)] ih58 <Up5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l.q&D< _  
vLv@&lMW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kjTduZ/3 "  
单目: return f(l(t), r(t)); AHD=<7Rs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]0Y4U7W  
双目: return f(l(t)); ,82S=N5V!  
return f(l(t1, t2)); A!od9W6  
下面就是f的实现,以operator/为例 52@C9Q,  
/Wi[OT14  
struct meta_divide I:=S 0&%)  
  { :tz#v`3o  
template < typename T1, typename T2 > *z5.vtfu!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .<->C?#  
  { G!Op~p@Jm  
  return t1 / t2; cVXLKO  
} 0eT(J7[ <  
} ; LoURC$lS  
%"q9:{m  
这个工作可以让宏来做: =ElO?9&  
Y4J3-wK5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L ^r#o-H<  
template < typename T1, typename T2 > \ GB23\Yv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ow+GS{-q  
以后可以直接用 LD+{o4i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 216RiSr*  
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 TJ2=m 9Z  
(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。。。) j b!x:  
mUNn%E:7@{  
q_MPju&*  
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 [8Y:65  
_'#n6^Us<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G4Q[Th  
class unary_op : public Rettype &agWaf1%a  
  { 9e<.lb^tP  
    Left l; 4zXFuTr($  
public : |-fg j'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ sOQi6pL  
0CWvYC%e  
template < typename T > uu-PJTNZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {AhthR%(1  
      { 5GI,o|[s6  
      return FuncType::execute(l(t)); iJ ($YvF4  
    } =-0/k;^  
)cW#Rwu_A4  
    template < typename T1, typename T2 > qFicBpB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {dhXIs  
      { 7!$Q;A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |'e^QpU5  
    } ])[[ V!1  
} ; ;nI] !g:  
M-$%Rzl_  
^a/gBC82x  
同样还可以申明一个binary_op AgWa{.`f:  
g1;:KzVv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^+*N%yr  
class binary_op : public Rettype D.r<QO~6B  
  { ML}J\7R  
    Left l; w_aknt T  
Right r; F6LH $C  
public : tl[Uw[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3#W T.4k  
C+* d8_L  
template < typename T > 3RigzT3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kC:uG0sW  
      { T tfo^ksw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u^^vB\"^  
    } ^8]NxV@l  
I~[F|d>  
    template < typename T1, typename T2 > ]N/=Dd+|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l?\jB\,  
      { Ve8=b0&Y#j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zZ:>do\2  
    } 'HO$C, 1]  
} ; $6qh| >z.  
V~UN  
1]d!~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 biLs+\C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @hl.lq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H(H<z,$}T  
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。 q'+)t7!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vo4,@scG  
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。。。 y>S.?H:P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CYt?,qk-r  
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) ?(xnSW@r  
下面是修改过的unary_op bAdn &   
l(yZO$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SDL7<ZaE  
class unary_op We)xB  
  { )i6mzzj5  
Left l; 6 [k\@&V-  
  \h+AXs<j  
public : 87=&^.~`  
O],T,Z?z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cv8L-Z>x.=  
k3~}7]O)  
template < typename T > zlyS}x@p  
  struct result_1 $5 >e  
  { 8bxfj<O,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @efh{  
} ; 8<5]\X  
AW%50V  
template < typename T1, typename T2 > 0mpX)S  
  struct result_2 1}S S+>`  
  { {]*c29b>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &]V.S7LC #  
} ; wrviR  
p5Z"|\  
template < typename T1, typename T2 > 'SO %)B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XND|h#i8  
  { 1 Rq,a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #r$cyV!k  
} D!@Ciw  
B3:ez jj  
template < typename T > Amp#GR1CA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]99|KQ<s  
  { 9"NF/)_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2SD`OABf#  
} .>q8W  
vhe>)h*B  
} ; Bz^jw>1b  
fA&k`L(y  
rTM}})81  
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 8H;t_B  
好啦,现在才真正完美了。 Jk&3%^P{m  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0[A[U_b  
aL*&r~`&e'  
template < typename Right > Mh~q//  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vl5`U'^qx  
  { b v G/|U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t 4PK}>QW  
} {^ qcx8  
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。 6,o~\8ia  
E08 klC0  
Q8C_9r/:N>  
WM Fb4SUR  
C`K?7v3$m  
十. bind bT\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。 ]}*R|1  
先来分析一下一段例子 IW>T}@ |  
M.Y~1c4f  
S\LkL]qx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *Tas`WA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yGI;ye'U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u0 P|0\  
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。 bmJ5MF]_fG  
我们来写个简单的。 _|iSF2f,X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KmMzH`t}`  
对于函数对象类的版本: ?b*s. ^  
RdWRWxTn8+  
template < typename Func > d^ Inb!%w  
struct functor_trait u_hD}V^x4  
  { b+,' ;bW  
typedef typename Func::result_type result_type; .GV;+8HzS  
} ; zepm!JR1  
对于无参数函数的版本: x%}^hiO<q  
,">]`|?  
template < typename Ret > FFV `P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U}&2k  
  { 1jCLO}  
typedef Ret result_type; /rM I"khB  
} ; mN~ci 0  
对于单参数函数的版本: 3) 8QS  
34z"Pm  
template < typename Ret, typename V1 > io _1Y]N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $RYa6"`  
  { ~Am,%"%\  
typedef Ret result_type; Cf TfL3(J  
} ; 'U1R\86M  
对于双参数函数的版本: ADS9DiX/  
1s%#$ 7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ahuGq'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >v:y?A,  
  { ->sm+H-*  
typedef Ret result_type; &]8P1{  
} ; H!?c\7adX  
等等。。。 lH-/L(h2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z9:-rcr  
M|6A0m#Q  
template < typename Func > [.m`+  
struct func_return Yb +yw_5  
  { I2TaT(e\  
template < typename T > d_CKP"TA  
  struct result_1 0>C T=(A  
  { n.T&}ZPz\v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =5Q]m6-SgV  
} ; 2-7IJ\  
yGWxpzmRS  
template < typename T1, typename T2 > bW$J~ynM  
  struct result_2 6,)[+Bl  
  { Q 7   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (mgS"zPS  
} ; |y&*MTfV4L  
} ; *-MM<|Qt  
O/,aJCe  
[ p{#XwN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s8wmCzB~  
61. Brp.eP  
template < typename Func, typename aPicker > J!0DR4=Xi  
class binder_1 !6BW@GeF]  
  { }3o|EXx=  
Func fn; W"zab  
aPicker pk; Id'X*U7Q  
public : 8JM&(Q%#  
8C[C{qOJ  
template < typename T > nTuJEFn{  
  struct result_1 IAYR+c  
  { eb.O#Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }v Z+A  
} ; 'h/CoTk@,  
21 O'M  
template < typename T1, typename T2 > .P;*Dws  
  struct result_2 KB%"bqB|  
  { r YogW!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?!9 )q.bW  
} ; yOphx07 (  
74H)|Dkx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %70~M_  
L%BNz3:Dt  
template < typename T > \n{qsf:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]e^c=O`$  
  { }R1< 0~g  
  return fn(pk(t)); E}Y!O"CAV  
} )f}YW/'  
template < typename T1, typename T2 > R<[qGt|L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :A1{d?B  
  { Qy.w=80kf  
  return fn(pk(t1, t2)); #cnq(S=.  
} L[^9E'L$  
} ; {p;zuCF1  
~;1l9^N|  
~KW,kyXBnD  
一目了然不是么? Qj,]N@7  
最后实现bind 7[I}*3Q'  
4kG,*3 &2  
S/^"@?z,vE  
template < typename Func, typename aPicker > X}tVmO?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) My<snmr2d  
  { "]z-: \ V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <%maDM^_\(  
} 1abtgDL  
fJ/e(t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~MS\  
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。 FO!]P   
U'R)x";=  
十一. phoenix Yj)#k)x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eln&]d;  
q8s0AN'@t'  
for_each(v.begin(), v.end(), O J/,pLYu  
( Ko;{I?c  
do_ 0}$Hi  
[ CACTE  
  cout << _1 <<   " , " Cg&e(  
] RT)d]u  
.while_( -- _1), <z]cyXv/  
cout << var( " \n " ) J13>i7]L%  
) hJDi7P  
); :Qumb  
>iD )eB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pV20oSJNt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T'4z=Z]w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 --HF8_8;'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c.,2GwW  
NXNY"r7~  
^zt-HDBR_  
template < typename Cond, typename Actor > {.QEc0-  
class do_while @$LWWTr;  
  { 5D_fXfx_|  
Cond cd; ;\lW5ZX  
Actor act; et,f_fd7v  
public : sYjpU  
template < typename T > O>^C4c!  
  struct result_1 P5 K' p5}#  
  { *tgnYa[l  
  typedef int result_type; | \'rP_I>  
} ; W6"v)Jc>_  
3 |hHR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fb7#<h  
5Cq{XcXV  
template < typename T > F'B8v 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }RHn)}+  
  { MxGu>r  
  do  /o[?D  
    { ]@uE #a:[  
  act(t); 1_\;- !t  
  } _Y8hb!#(  
  while (cd(t)); "\}@gV#r$A  
  return   0 ; 6`]$qSTS  
} g>dA$h%  
} ; $)RNKMZC}A  
_io+YzS  
d/ bEt&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yqi^>Ce0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hO';{Nl/$  
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。 _T2=J+"-Kp  
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。 Gm(b/qDDe  
下面就是产生这个functor的类: EI:w aIr  
mml<9fbH  
4\6N~P86  
template < typename Actor > :{oZ~<  
class do_while_actor rk7QZVE  
  { _>9.v%5cs(  
Actor act; xf b]b2  
public : e 46/{4F,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `;)\u  
,:??P1  
template < typename Cond > {W]=~*w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mZx&Xez_G  
} ; mExVYp h  
Fd#m<"  
Clh!gpB c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2Sh  
最后,是那个do_ wlEdt1G  
dw TMq*e  
jLpc Zb,  
class do_while_invoker 9:e YU =  
  { -.T&(&>^  
public : vq!_^F<  
template < typename Actor > b*FC\ :\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z^GDJddG  
  { UQ[B?jc  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1c;6xc,ub  
} #vzEu )Ul  
} do_; 1?| f lK  
La@ +>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wN2QK6Oc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I8QjKI (  
最后来说说怎么处理break和continue ;L,mBQB?0b  
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。 Zr-U&9.`  
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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