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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a T(]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Dqo#+_v  
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, X+sKG5nS  
m5 sW68  
bK!h{Rr  
C_>XtcU  
  class filler N@tKgx  
  { }wRm ~  
public : &xB*Shp,B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )V~=B]  
} ; s}". po]  
fZ &  
x#3*C|A  
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: y+k^CT/u  
P<Bx1H-z-  
O >+=cg  
qJT/4 8lf_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fQC{Lc S  
riOaqV  
MvZa;B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L,.~VNy-  
BFw_T3}zn  
{e|.AD  
d'Bxi"K  
二. 战前分析 8#JX#<HEo  
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。 Lhp&RGy  
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 UH6 7<_mK  
9vyf9QE;  
y>w;'QR&a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &~+QPnI>Pm  
  /* --------------------------------------------- */ Z@dVK`nD  
vector < int *> vp( 10 ); \8$~ i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j24 3oD  
/* --------------------------------------------- */ mrRid}2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 66F?exr  
/* --------------------------------------------- */ 5b/ ~]v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m-azd ~r[  
  /* --------------------------------------------- */ ]w>o=<?b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l 3p :}A  
/* --------------------------------------------- */ 3s?u05_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tnnGM,"ol  
Q;VuoHj!  
o/7u7BQl2  
Le?g ,c  
看了之后,我们可以思考一些问题: >Y8\f:KQ  
1._1, _2是什么? (eU4{X7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xE@/8h  
2._1 = 1是在做什么? So!=uYX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 gZ^Qt.6Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QPB,B>Z  
;$&\ :-6A#  
2kDY+AN;  
三. 动工 cQhr{W,Un  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v]{UH {6  
=MQ/z#:-P  
YhV<.2^k  
"g5{NjimY  
template < typename T > F<b'{qf"  
class assignment \\\8{jq  
  { s.bo;lk  
T value; ?110} [jw  
public : \Aro Sy9  
assignment( const T & v) : value(v) {} y(QFf*J  
template < typename T2 > ;x\oY6:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :Q"|%#P  
} ; 2H4vK]]Nl  
hm73Zy  
RV  V`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pAatv;Ex  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  "&k(lQ4  
xA(z/%  
lh'S_p8g  
 iiQn/%  
  class holder -JgNujt#9  
  { M]r?m@)  
public : NCkI[d]B@  
template < typename T > ISNL='%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GqRXNs!  
  { 9r]|P}yuS  
  return assignment < T > (t); w1"+HJd  
} A/<u>cCW  
} ; 4{F1GW  
Kb(11$U  
Oq.ss!/z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gEj#>=s  
~i;{+j6Ho!  
  static holder _1; t([}a ~1}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <r: AJ;  
B%;MGb o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?yS1|CF%&y  
而不用手动写一个函数对象。 Zw9;g+9  
`Fn"QL-  
b`-|7<s  
#gV n7wq  
四. 问题分析 I2*rtVAP'j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1]G)41  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 q_.fVn:!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~)ys,Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m@Yc&M~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \i_E}Ii0  
.^{%hc*w4  
五. 问题1:一致性 @Iz]:@\cJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uTR^K=Ve  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9 5mf  
j-ej7  
struct holder acl<dY6  
  { C*(  
  // GVXdyi  
  template < typename T > AChz}N$C  
T &   operator ()( const T & r) const |2q3spd  
  { AVpg  
  return (T & )r; ]Orx %8QS!  
} g&FTX>wX  
} ; g.Xk6"kO  
v~Q'm1!O4\  
这样的话assignment也必须相应改动: oa:YAq T  
C")genMH  
template < typename Left, typename Right > )cJ>&g4]  
class assignment vt#;j;liG  
  { ;yJ:W8U]+;  
Left l; o]oiJvOr  
Right r; U0_^6zd_  
public : 06pvI}   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ax=HDW}  
template < typename T2 > >lRZvf-i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Eu?z!  
} ; X@`a_XAfd  
(P)G|2=  
同时,holder的operator=也需要改动: /g<Oh{o8  
xN-,gT'!  
template < typename T > GF ux?8A:%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |HK:\)L%  
  { ZUQ _u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4 ThFC  
} ~w>h#{RB  
sApix=Lr  
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。 , Z"<-%3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rR.It,,  
r9 @=d  
return l(rhs) = r; EraGG"+  
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。 y>a?<*Y+e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y'_8b=*  
^AP8T8v  
template < typename Tp > X .t4;  
class constant_t q?(] Y*  
  { ]1!" q40)]  
  const Tp t; 3%Y:+%VE  
public : jfuHZ^YA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qE~_}4\Z9  
template < typename T > AYbO~_a\N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eQbHf  
  { +Y%6y]8  
  return t; IO+]^nY `  
} qNEp3WY:  
} ; 6z9 '|;,4  
TQ4@|S:OF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `$T$483/  
下面就可以修改holder的operator=了 I'uwJy_I\  
Z4] n<~o  
template < typename T > WUYI1Ij;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5}#wp4U  
  { ,S-h~x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \Rny*px  
} (&:gD4.  
D4=*yP  
同时也要修改assignment的operator() 79h~w{IT@  
fW-C`x  
template < typename T2 > ShB]U5b:k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3"y 6|e/5  
现在代码看起来就很一致了。 ! xCo{U=  
z]G|)16  
六. 问题2:链式操作 s*izhjjX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~K;QdV=YX  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 c5YPV"X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iQ)ydY a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W7>2&$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +<7Oj s>o  
>d/H4;8  
template < typename T > MYAt4cHc2  
struct result_1 OR <+y~Rv  
  { (@1:1K(   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '.mepxf< f  
} ; k +-w%  
YT\@fgBt  
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: g$nS6w|5H  
hS]w A"\87  
template < typename T > ~G!JqdKJ0  
struct   ref Y?0/f[Ax,y  
  { $coO~qvU  
typedef T & reference; 1 R5 pf  
} ; ZwmucY%3  
template < typename T > -#|D>  
struct   ref < T &> NQ9v[gv  
  { k ka5=u  
typedef T & reference; H9cPtP~a)  
} ; @]=40Yj~w  
WgtLKRZ\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L|=5jn9 :  
jJ ,_-ui  
template < typename T > 1+x" 5<(W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  7GgZ: $d  
  { N^Re  
  return l(t) = r(t); '/W$9jm  
} 8|a./%gixs  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3A7774n=P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mayJwBfU  
lE:g A,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cw Obq\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aB]0?C y9(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2xI|G 3U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~^m Uu`@r  
最后的布局是: [{x}# oRSE  
                Add pCIzpEsRs  
              /   \ %$!3Pbu i  
            Divide   5 COrk (V  
            /   \ Rr )+M3'  
          _1     3 ht3.e[%'b  
似乎一切都解决了?不。 (`P\nnb  
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。 lPTx] =G  
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。 yeo&Qz2vU  
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: oo5=5s6 3}  
c`a(  
template < typename Right > G.W !   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8t-GsjHb  
Right & rt) const drq3=2  
  { ]R__$fl`8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kx"1 0Vw  
} +&EXTZ@o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FfoOJzf~o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gAqK)@8-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;XKe$fsa~?  
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。 *ukyQZ9  
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。 6  63o  
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? %oZ:Awx  
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: J$dwy$n  
kxn&f(5  
template < class Action > }Mc b\+[  
class picker : public Action  <wH+\  
  { j)A#}4jd  
public : D&@]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \/A.j|by,>  
  // all the operator overloaded g)D_  !iz  
} ; KpLmpK1  
U.%Kt,qB  
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。 yIMqQSt79z  
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: .HqFdsm  
2eT?qCxqc  
template < typename Right > dUI5,3*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'D\Q$q  
  { kB\{1;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E~'mxx~i  
} x(_[D08/TT  
*b~6 BM$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p?@ %/!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。 ZL MH~cc  
xmW~R*^  
template < typename T >   struct picker_maker nwRltK  
  { 7e/+C{3v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6cQgp]%  
} ;  4M'>oa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gq?:n.;TY  
  { +6m.f,14q  
typedef picker < T > result; d0 cL9&~qW  
} ; Qzi?%&  
em$pU*`P  
下面总的结构就有了: y_]+;%w:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j0jl$^  
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。 E8Dh;j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yU?jmJ  
至此链式操作完美实现。 ; * [:~5Wc  
~Bd=]a$mj  
$o^Z$VmL  
七. 问题3 ,Kit@`P%  
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。 8`Ya7c>  
eim+oms  
template < typename T1, typename T2 > !3v&+Jrf6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (~T*yH ~  
  { tYS4"Nfb+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U, 6iT  
} +n3I\7G>  
s='+[*&&  
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: DL]tg [w{  
KWTV!Wxb=K  
template < typename T1, typename T2 > eRauyL"Q+  
struct result_2 @NHh- &;w  
  { {|;a?] ?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x-^6U  
} ; zmMc*|  
/r}L_wI  
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? wBPo{  
这个差事就留给了holder自己。 ITu19WG  
    )8Va%{j  
9 _d2u#  
template < int Order > >yIJ8IDF  
class holder; xo:kT)  
template <> hy;VvAH 5  
class holder < 1 > 6|TSH$w_  
  { O 4 !$  
public : CSk]c9=  
template < typename T > dWqn7+:  
  struct result_1 *[Hrbln  
  { 5xY{Q  
  typedef T & result; #cbgp;,M{I  
} ; ~z,o):q1 }  
template < typename T1, typename T2 > (!j#u)O  
  struct result_2 <v"o+  
  { !e$gp (4  
  typedef T1 & result; 3} A$+PX  
} ; / )0hsQs  
template < typename T > +)]YvZ6%[,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $YYWpeW '  
  { :Pud%}'  
  return (T & )r; c :R?da  
} "Fz.# U  
template < typename T1, typename T2 > "gM^o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >rnVT K  
  { U"oNJ8&%|  
  return (T1 & )r1; |WS)KR !  
} }5o?7} ?  
} ; FLZ9pb[T  
]rcF/uQJ<n  
template <> '\Xkvi  
class holder < 2 >  EM ,C  
  { MB plhVK8  
public : Tt;F-  
template < typename T > Zg;$vIhn  
  struct result_1 f60w%  
  { b@:OlZ~ %  
  typedef T & result; c]=2>ov)hR  
} ; ">A<%5F2  
template < typename T1, typename T2 > 5&Oc`5QD  
  struct result_2 S0$^|/Sr  
  { N2r zHK  
  typedef T2 & result; :t?B)  
} ; }r}*=;Ea  
template < typename T > sFU< PgV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =TB_|`5;j  
  { [^H2'&]  
  return (T & )r; xn8K OwX%  
} F_-Lu]*  
template < typename T1, typename T2 > j!;LN)s@?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3f;=#|l  
  { <,d550GSm  
  return (T2 & )r2; 37AVk`a  
} 7]{g^g.9-  
} ; 9+.wj/75  
D0. )%  
%E?Srs}j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yzK;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  vSzpx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K!|eN_1A  
VK}4 <u  
return l(i, j) = r(i, j); 8&<:(mAP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'r;mm^cS?  
O"m7r ds  
  return ( int & )i; igO>)XbsM  
  return ( int & )j; tjdPi a  
最后执行i = j; Z9{~t  
可见,参数被正确的选择了。 _0H oJ  
UBvp3 2p  
i,Ct AbMx  
}nx)|J*p  
U>5^:%3  
八. 中期总结 "hkcN+=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =C\Tl-$\f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =]5tYIU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  T:}Q3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w$2q00R>  
'g v0;L  
.ZXoRT  
1$E(8"l  
g?j)p y  
FaHOutP  
九. 简化 5Rqdo\vE  
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。 /Vlc8G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "k zKQ~  
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: *D5 xbkH=.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 blc?[ [,!  
  +-*/&|^等 ;Iu _*U9)  
2. 返回引用。 Met?G0[  
  =,各种复合赋值等 K.tNV{OL  
3. 返回固定类型。 W"{Ggk `  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dwj?;  
4. 原样返回。 |k a _Zy  
  operator, $H:!3 -/  
5. 返回解引用的类型。 S zo'[/ [R  
  operator*(单目) 2a d|v]  
6. 返回地址。 2D\ pt  
  operator&(单目) LIg1U  
7. 下表访问返回类型。 U)}]Z@I-  
  operator[] )&Ii! tm3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SX4*804a_  
  operator<<和operator>> A#U! KX  
;QI9OcE@/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 l u=a e<M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wMa8HeBE\  
*>fr'jj1$  
template < typename Left > *^>"  h@J  
struct value_return +Z`=iia>  
  { y6(PG:L  
template < typename T > r. 82RoG?G  
  struct result_1 -L2.cN_  
  { E'iE#He  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $5nMD=   
} ; qs4jUm  
r@G*Fx8Z  
template < typename T1, typename T2 > !gh8 Qs  
  struct result_2 r$jWjb  
  { \w9}O2lL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WfPb7T  
} ; (s8b?Ol/  
} ; zJQh~)  
OB>Hiy   
S-t#d7'B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AD?zBg Zu  
O'4G'H)   
下面我们来剥离functor中的operator() N8A)lYT]_u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )JMqC+J3*t  
c *KE3:  
return l(t) op r(t) ~IhAO}1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?v^NimcZ  
return op l(t) M/S~"iD  
return op l(t1, t2) 4o>y9  
return l(t) op Vl.,e1)6  
return l(t1, t2) op #W\}v(Ke  
return l(t)[r(t)] ;i@S}LwL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Okq,p=D6  
DrRK Sc(u9  
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: ch i=]*9  
单目: return f(l(t), r(t)); OGZD$j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -()WTdIy  
双目: return f(l(t)); c~0kZA6  
return f(l(t1, t2)); ~aC ?M&  
下面就是f的实现,以operator/为例 zt.k Nb  
'-wmY?ZFxy  
struct meta_divide pcMzLMG<  
  { %;`Kd}CO  
template < typename T1, typename T2 > j~v`q5X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @SX%q&-  
  { j>8DaEfwx  
  return t1 / t2; ;|Cd q  
} b.*LmSX#  
} ; c^}G=Z1@  
.*zN@y3  
这个工作可以让宏来做: \Qml~?$@lH  
tYA@J["^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?Y"%BS+pt  
template < typename T1, typename T2 > \ 161P%sGx2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i/:L^SQAq  
以后可以直接用 PMjNc_))  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U[C>Aoze  
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 *6I$N>1  
(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。。。) d4o ^+\  
2A_1E \  
G ;j1zs  
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 @*%3+9`yq  
? AfThJc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Po?MTA  
class unary_op : public Rettype N+&uR!:.C  
  { |E+.y&0;  
    Left l; ZRMim6a4X  
public : vQrxx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i6Z7O )V  
V?XQjH1X  
template < typename T > M CC4'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3.W[]zH/u  
      { w=KfkdAJ*/  
      return FuncType::execute(l(t)); sx?IIFF  
    } 8D.c."q  
]B>76?2W  
    template < typename T1, typename T2 > !MoAga_ j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t6Iy5)=zY  
      { BX_yC=S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |>Q>d8|k  
    } ]zx%"SUM  
} ; 2u.0AG   
i1evB9FZ1z  
$J1`.Q>)4  
同样还可以申明一个binary_op y._'o7%  
dD,}i$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bi8_5I[  
class binary_op : public Rettype j]Gn\QF  
  { !Z_+H<fi+I  
    Left l; k^ <]:B  
Right r; !wp1Df[  
public :  Bx45yaT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A]c'T T@6  
vyZ&%?{*R  
template < typename T > dN5{W0_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kk fWiPO^  
      { 'T eH(?3G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |z)s9B;:#i  
    } W.3b]zcV  
T0 K!Msz  
    template < typename T1, typename T2 > 2^[dy>[y0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {aAd (~YZ  
      { *}2L4]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X]y:uD{  
    } vW?\bH7}I  
} ; kZe<<iv  
|]-Zz7N)  
q>_<\|?%x  
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 mZ71_4X#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 36.,:!%p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }MaY:PMA  
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。 O2fq9%lk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Avw=*ZW  
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。。。 oC`F1!SfOO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :M(uP e=D  
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) !.P||$x`&  
下面是修改过的unary_op !E$$ FvL  
,rMDGZm?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <AU*lLZ  
class unary_op g8O6 b  
  { W ^'|{9&m  
Left l; <,CrE5Pl  
  U:8[%a  
public : <0d2{RQ;  
 G*z\ ^H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'K4FS(q  
J>(X0@eWz  
template < typename T > TuQGF$n@  
  struct result_1 QIiy\E%  
  { h0<PQZJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?^voA.Bv<  
} ; d,GOP_N8I  
|Gic79b  
template < typename T1, typename T2 > X['9;1Xr  
  struct result_2 0&s6PS%  
  { ,l~<|\4,wv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;<Q%d~$xy}  
} ; 4&W?: =H2  
1(DiV#epG  
template < typename T1, typename T2 >  GK/Po51  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @1CXc"IgA  
  { ? xR7Ii3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^m z9sV  
} 6*i **  
%:aXEjm@  
template < typename T > ?%5VaxWJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,D{7=mDVm  
  { m(8Tup|  
  return OpClass::execute(lt(t)); <>6j>w_|  
} u1/ >)_U  
b,Wm]N  
} ; =zFROB\  
AJ7w_'u=@  
r *K  
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 ! JA;0[;l=  
好啦,现在才真正完美了。 )R7Sh51P  
现在在picker里面就可以这么添加了: zamMlmls^  
~&RTLr#\*M  
template < typename Right > -'Z Gc8)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #I=EYl=Vvi  
  { CNN9a7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sqKx?r72  
} wqo:gW_  
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。 VKttJok1  
m?(8T|i  
D;+/ bll7  
IQJ"B6U)  
B[Lm}B[  
十. bind ]LB_ @#  
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。 WJq>%<#  
先来分析一下一段例子 c9+G Qp  
j*>J1M3E  
[1rQ'FBB^1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u=0O3-\h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {JfQQP&FV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &3SS.&g4W  
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。 IHTim T?  
我们来写个简单的。 p{Q6g>?[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vX:}tir[  
对于函数对象类的版本: 9[qOfIny  
d<-f:}^k0  
template < typename Func > $!O@Z8B  
struct functor_trait ?I?G+(bq  
  { |2do8z  
typedef typename Func::result_type result_type; tz):$1X_  
} ; Ze V@ X  
对于无参数函数的版本: es7;eH*O9  
8$NVVw]2,  
template < typename Ret > 9d"*Z%!j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5e7YM@ng  
  { XO]^+'U}p  
typedef Ret result_type; 3%*igpj\)  
} ; z3a GK  
对于单参数函数的版本: %"`p&aE:  
jt}Re,  
template < typename Ret, typename V1 > xJ3C^b%H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FQ>$Ps*a[  
  { B_d\eD  
typedef Ret result_type; t/[lA=0 )2  
} ; gC?}1]9c  
对于双参数函数的版本: k'iiRRM  
CE3l_[c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O&?i#@5#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O?OAXPK2  
  { jq H)o2"/  
typedef Ret result_type; &m3-][ !n  
} ; eDpi0htm  
等等。。。 cb_C2+%8NA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CtY-Gs  
b d 1^  
template < typename Func > }{F)Ren  
struct func_return <%^/uS  
  { QYbB\Y  
template < typename T > ZSu.0|0#  
  struct result_1 vYRY?~8 C  
  { qy|bOl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {\5(aQ)Vi5  
} ; #R5\k-I  
}sxs-  
template < typename T1, typename T2 > +Q+O$-a <  
  struct result_2 6Rfv3  
  { !` 1h *}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e=9/3?El  
} ; i\CA6I  
} ; nZioFE}  
wNi%u{T  
OH@"]Nc~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 44e]sT.B  
k^}[+IFJ  
template < typename Func, typename aPicker > pwN2Nzski  
class binder_1 Yh95W  
  { d.f0OhQ  
Func fn; =b%f@x_U1  
aPicker pk; Z8=?Hu  
public : b%lB&}uw}  
I7vP*YE 7F  
template < typename T > 5.^pD9[mT  
  struct result_1 w"0$cL3  
  { k^oSG1F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8sj2@d  
} ; .6gx|V+  
 ,t 2CQ  
template < typename T1, typename T2 > -o+t&m  
  struct result_2 P' VHga  
  { }tt%J[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 fcV&qHR  
} ; FJ84 'T\~  
bbjba36RO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $tu   
^X&`YXjuN  
template < typename T > Vu(NP\Wm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !5dn7Wuj  
  { L9/'zhiZBx  
  return fn(pk(t)); %ZoJu  
} n@`3O'S  
template < typename T1, typename T2 > 3@=<4$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }!^h2)'7  
  { W $D 34(  
  return fn(pk(t1, t2)); Q%O9DCi  
} SL uQv?R}9  
} ; KJFQ)#SW!  
p>)1Z<D"a  
W_XFTqp^  
一目了然不是么? (m1m}* @  
最后实现bind W,~*pyLdO  
++~ G\T9H  
;d<XcpK}  
template < typename Func, typename aPicker > TU?n;h#TZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k Fl* Im  
  { 8nI~iN?"   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MLr L"I"  
} .g/!u(iy  
O5du3[2x7a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m LajiZ Bf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 rX$-K\4W  
R}Zaz3( Hd  
十一. phoenix ANPG3^w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]yKwH 9sl  
wp:$Tqa$  
for_each(v.begin(), v.end(), f #h0O3  
( KeyKLkg>  
do_ X:Y1g)|K  
[ `_vPElQXZ#  
  cout << _1 <<   " , " ybJa:  
] }|h-=T '  
.while_( -- _1), I&|8 qx#  
cout << var( " \n " )  fp||<B  
) qF3S\ C  
); gS(JgN  
=x 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: ;2h"YU-b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1%M^MT%&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 leHKBu'd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IO #)r[JZ  
~oOv/1v},  
/,7#%D  
template < typename Cond, typename Actor > *Iw19o-I  
class do_while ] Q^8 9?  
  { ])pX)(a  
Cond cd; -6 v?iiZr  
Actor act; IF>v -Z  
public : ? Zv5iI  
template < typename T > L\Oxyi<{  
  struct result_1 akw:3+`  
  { h%:wIkZ/  
  typedef int result_type; a:|]F|  
} ; :8n?G  
.aZB?M W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y~_x  
>ptI!\i}  
template < typename T > Q m9b:U~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  UDpI @  
  { $_ $%L0)5  
  do .WOF:Nu4  
    { IwFf8? 3  
  act(t); 21$^k5  
  } KI<x`b  
  while (cd(t)); m";8 nm  
  return   0 ; ~l+~MB  
} |RpZr!3V  
} ; qyyLU@hd  
Ahd{f!  
M]\"]H?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R U[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &m(eMX0lU  
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。 ?Wt_Obl  
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。 Rpcnpo  
下面就是产生这个functor的类: jbOzbxR?  
yyR@kOGga  
Zfu" 8fX  
template < typename Actor > W6B o\UK  
class do_while_actor u@wQ )^  
  { bv[*jr;45  
Actor act; Fo"' [`  
public : 0A ~f ^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jP @t!=  
Rx<[bohio  
template < typename Cond > $AFiPH9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /-pop]L  
} ; RmN\;G?}  
;c~DBJg'|  
F7x< V=4{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p|Fhh\,*`X  
最后,是那个do_ G`!;RX  
A&'HlI% J  
8DrKq]&  
class do_while_invoker (aCl*vV1  
  { Hi{!<e2  
public : hG'2(Y!  
template < typename Actor > _Q;M$.[zyR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CQY/q@7  
  { $PbN=@  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y@'1}=`J  
} #iGz&S3iN$  
} do_; P3XP=G`E  
(Gxv?\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j1toV$)P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1/q iE{NW  
最后来说说怎么处理break和continue y+iuA@WCv  
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。 0H.B>: pv  
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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