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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B~yD4^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #q(BR{A>t  
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, 6L'cD1pu  
:8yrtbf$  
K xh)'aal  
\ 1ys2BX  
  class filler F#Z]Xq0r  
  { q2&&n6PYW  
public : rQN+x|dKMb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %+xh  
} ; lT1*e(I  
7o0e j#  
5o rA#B  
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: izmL8U ?t  
an0@EkZ  
T*|?]k 8@*  
V +*Vi^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QBai;p{  
.:l78>f  
.Uha%~%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u&2uQ-T0  
[C P V5\2  
=xai 7iM  
?8YHz  
二. 战前分析 zSDiJ$Xk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >d#B149  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9FH=Jp  
93[`1_q7\  
LOR$d^l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /DZKz"N  
  /* --------------------------------------------- */ kf&id/|  
vector < int *> vp( 10 ); ;)c SdA9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~A>3k2 N/e  
/* --------------------------------------------- */ {lx^57v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4'G<qJoc  
/* --------------------------------------------- */ Lr40rLx;u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |Z#) 1K  
  /* --------------------------------------------- */ 3U1xKF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oA_AnD?G+  
/* --------------------------------------------- */ |F9/7 z\5+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B@.U\.  
[rE,fR   
l&;#`\s!V  
z}u  
看了之后,我们可以思考一些问题: c>=[|F{{e  
1._1, _2是什么? wyvs#T  
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。 6i=m1Yk  
2._1 = 1是在做什么? ?%*Zgk!l7  
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。 +!.=M8[  
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。 {#Mz4s`M  
5x4(5c5^  
8%vk"h:u:  
三. 动工 1fEV^5I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V"T;3@N/4  
cnhYrX^  
vV8 y_  
kmo3<'j{  
template < typename T > -L1{0{Z  
class assignment ;Q? Qwda  
  { UAUo)VVi"  
T value; )v0m7L v#/  
public : A%%WPBk{O  
assignment( const T & v) : value(v) {} E xY ~.  
template < typename T2 > zF\k*B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wzP>Cq  
} ; !oM 1  
}3M\&}=8  
&d9";V"E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *hFT,1WE=+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vF1] L]z:?  
LD]XN'?"W  
gd/W8*NFR  
l,,5OZw  
  class holder 9K FWa0G  
  { L!-T`R8'c  
public : k\zNh<^  
template < typename T > >E[cl\5$E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6M259*ME  
  { j YO #  
  return assignment < T > (t); v3.JG]zLpP  
} eUx|_*`  
} ; pkBmAJb@  
el-%#0  
XZIj' a0d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y*|"!FK  
Be0P[v  
  static holder _1; =,,!a/U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WAkKbqJV  
mA3C)V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S%g` X   
而不用手动写一个函数对象。 '0/t|V<  
8[2^`g  
5 E DGl  
*.W ![%Be  
四. 问题分析 sq&$   
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。 7lf* vqG  
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。 gnx!_H\h<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vY }/CBmg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SP5/K3t-*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u@[D*c1!H  
NfDg=[FN[  
五. 问题1:一致性 o}Dy\UfU  
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?| RzFv``g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O6l j^  
DoNbCVZ  
struct holder G|IO~o0+  
  { I:bi8D6  
  // h-Ffs  
  template < typename T > VmV/~-<Z  
T &   operator ()( const T & r) const |BF4 F5wC?  
  { D{ @x  
  return (T & )r; F.^1|+96  
} GC#3{71  
} ; b!ot%uZZ  
5?%(j!p5  
这样的话assignment也必须相应改动: iI&J_Y{1a_  
^'6!)y#  
template < typename Left, typename Right > WPCaxA+l  
class assignment hSo\  
  { l;F3kA  
Left l; MXSPD# gN  
Right r; 7 45Uo'  
public : YYZE-{ %  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ![{>f6{J  
template < typename T2 > >&Y8VLcK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SWPr5h  
} ; Abd&p N  
a 0Hzf  
同时,holder的operator=也需要改动: Xr6UN{_-  
_{C:aIl[2  
template < typename T > *:aJlvk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aQ46euth  
  { Y(-4Agq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bj ZcWYT  
} G>d@lt  
[#M^:Q  
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。 ,*}SfCon  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mp+ %@n.;  
4}gqtw:  
return l(rhs) = r; q.g<gu]  
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。 o!gl :izb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~4`LOROC  
ZG H2  
template < typename Tp > 7rbl+:y2  
class constant_t ^<.mUaP  
  { ?8)_,  
  const Tp t; m}'kxZTOm  
public : CAX|[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g3Xq@RAJc  
template < typename T > DnMfHG[<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @K3<K (  
  { H YZ94[Ti  
  return t;  (/-2bO  
} /{."*jK  
} ; 9~SfZ,(  
A<ur20   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wFnIM2a,  
下面就可以修改holder的operator=了 ?m}vDd  
Q]uxZ;}aF  
template < typename T > `h+sSIko  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !X e  
  { pGc_Klq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^%VMp>s  
} V{HP8f91  
\/xWsbG\  
同时也要修改assignment的operator() '+hiCX-_  
y9cW&rDH  
template < typename T2 > XkDjA#nx`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J'G 6Z7  
现在代码看起来就很一致了。 )[.FUx  
vSb$gl5H  
六. 问题2:链式操作 /bjyV]N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7hlgm7 ^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {0 IEizQ|i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6FFQoE|n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z@nWx]iz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l{[{pAm  
k|(uIU* ]  
template < typename T > <5%x3e"7u  
struct result_1 D(yU:^L  
  { bS=aFl#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -aK_  
} ; ^oDCF  
OSY$qL2  
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: hsr,a{B%$  
2R66 WK Q  
template < typename T > kTZ`RW&0  
struct   ref L  #c*)  
  { |75>8;  
typedef T & reference; u/-u l  
} ; FR"yGx#$  
template < typename T > q1Gc0{+)  
struct   ref < T &> 8h  
  { e"Kg/*Ji1  
typedef T & reference; 'id] <<F  
} ; N/IDj2C4  
K:hZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b9b384Q1O  
Q}zAC2@L  
template < typename T > =aR'S\<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const COvcR.*0F  
  { s$Z zS2d  
  return l(t) = r(t); WsO'4~X9  
} @Cg%7AF  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "5:^aC]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GG@GjP<_  
j:ze5FA+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  ntK#7(U'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,rkY1w-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pD;'uEFBQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 u:w  
最后的布局是: ?XOl>IO  
                Add 3<">1] /,  
              /   \ _nW{Q-nh  
            Divide   5 r: Ij\YQ  
            /   \ [l"|x75-  
          _1     3 R <Mvwu  
似乎一切都解决了?不。 za$v I?ux  
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。 #2AKO/  
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。 i~1bfl   
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: "%^T~Z(_j  
B'sgCU  
template < typename Right > rZ[}vU/H`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _OR@S%$  
Right & rt) const dZ]['y%  
  { IXQxjqd^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H$G`e'`OZ  
} [3KP@'52k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m3Ma2jLWC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G_m$W3 zS  
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。 m[l[yUw#  
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。 mQ~0cwo)  
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。 @ ={Hx$zL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? uB&um*DP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c_p7vvI&c0  
W.67};',  
template < class Action > QY)hMo=|o8  
class picker : public Action PRTn~!Z0  
  { ~6bf-Wg'X  
public : uu5L9.i9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L_ &`  
  // all the operator overloaded jPum2U_  
} ; eW"L")  
VgBZ@*z(x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 on0MhW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6!& DH#M  
cJ ^:b4j  
template < typename Right > cUB+fH<B2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3$TU2-x;g  
  { s2 8t'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qL;T^ljP  
} N?Nu'  
39!$x[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I=;.o>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 IH2V .>h  
8*$HS.Db'  
template < typename T >   struct picker_maker Qo%IZw$l  
  { :"im2J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q"(*SA+-|  
} ; i L48  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |mS-<e8LY4  
  { dX^d\ wX  
typedef picker < T > result; ;"R1>tw3)  
} ; K6BP~@H_D  
(gQr?K  
下面总的结构就有了: v9_7OMl/x  
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。 o1k X`Eu  
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。 # s}&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :svKE.7{  
至此链式操作完美实现。 >@ :m#d  
zKllwIf i  
9!>Ks8'.d  
七. 问题3 \GP0FdpV  
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?eze[m  
XusTU  
template < typename T1, typename T2 > T=W;k<P\k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s` $YY_  
  { mzGMYi*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0nu&JQ  
} b;2[E/JKB  
+qiI;C_P\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #-<n@qNg[  
FPC^-mD  
template < typename T1, typename T2 > 4))5l9kc.  
struct result_2 *U}cj A:ZN  
  { W|I<hY\X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :G8:b.  
} ; ]IM/R@  
/h v2=A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .[Nr2w:>  
这个差事就留给了holder自己。 O,_k.EH  
    oa"_5kn,  
\&,{N_G#L.  
template < int Order > 12 TX_0  
class holder; yBYZ?gc  
template <> v~AD7k2{8  
class holder < 1 > kBlk^=h<:w  
  { :< *xG&  
public : 8iwH^+h~  
template < typename T > n5z";:p  
  struct result_1 b.#0{*/G  
  { "">{8  
  typedef T & result; >V$ S\"  
} ; o ?`LZd:{  
template < typename T1, typename T2 > j FH wu*  
  struct result_2 x T{s%wE  
  { z0-[ RGg  
  typedef T1 & result; %c-T Gr,  
} ; HbZFL*2x3  
template < typename T > y8Oz4|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T$&vk#qr  
  { KfkU_0R+~v  
  return (T & )r; vo!QJ  
} 9 .3?$(  
template < typename T1, typename T2 > 4SNDKFw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~RU-N%Kn  
  { mhv ;pM6  
  return (T1 & )r1; j G^f_w  
} ^$x1~}D  
} ; M'sq{K9  
ZQI;b0C  
template <> +]$c+!khj  
class holder < 2 > (/ e[n.T  
  { Lz:Q6  
public : N;|:Ks#!  
template < typename T > @@=e-d  
  struct result_1 h~-cnAMt  
  { =jD9oMs  
  typedef T & result; r=Od%  
} ; '&<saqA  
template < typename T1, typename T2 > >mUSRf4  
  struct result_2 lDVw2J'p  
  { }Q-%ij2  
  typedef T2 & result; ^tRy6zG  
} ; l", X  
template < typename T > R^Y>v5jAe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F [S'l  
  { Prqr,  
  return (T & )r; SG{&2G  
} <gLq?~e|A  
template < typename T1, typename T2 > ^EZ?wdL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mXJ`t5v^l  
  { _`d=0l*8  
  return (T2 & )r2; D`hg+64}  
} 8\BYm|%aa  
} ; d8N4@3CkL  
N@3&e;y  
Tr$37suF  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3hPp1wZd   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K0^Tg+U($p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?!;i/h*{  
N+CcWs!E  
return l(i, j) = r(i, j); z"$huE>P6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [n2)6B\/  
4Pkl()\c  
  return ( int & )i; j%ux,0Y  
  return ( int & )j; L5n/eg:Q  
最后执行i = j; <Url&Z  
可见,参数被正确的选择了。 7$A=|/'nSA  
-/LB-t  
yo]8QO]97  
B]wfDUG  
dz,4);Mg  
八. 中期总结 1pJ?YV  
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: 5$%CRm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~zc B@; :  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CJf4b:SY@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "Ax#x  
p.RSH$]  
aSH =|Jnc  
@tVl8]y  
+x)x&;B)/  
3bZ:*6W.6  
九. 简化 :IRQouTf:,  
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。 TLT6z[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]>oI3&6s  
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: v])R6-T-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?(E?oJ)(  
  +-*/&|^等 K/|qn)  
2. 返回引用。 hO..j  
  =,各种复合赋值等 tvR|!N }  
3. 返回固定类型。 TSKR~3D#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4mwLlYZ  
4. 原样返回。 }cd-BW  
  operator, ROj9#:  
5. 返回解引用的类型。 ?a{>QyL  
  operator*(单目) =g<Yi2  
6. 返回地址。 N7#,x9+E  
  operator&(单目) Dy^A??A[E}  
7. 下表访问返回类型。 U{ ZKxE  
  operator[] }ZkGH}K_}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [5wU0~>'  
  operator<<和operator>> ucX!6)Op  
~NZ}@J{00_  
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。 7~2V5 @{<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2O " ~k  
dEK bB  
template < typename Left > gjc[\"0a5h  
struct value_return &O|qx~(  
  { UmOK7SPi  
template < typename T > pL`)^BJ  
  struct result_1 z2god 1"  
  { 91:TE8?Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pw/$ }Q9X  
} ; NY\-p=3c7=  
n*y@3.  
template < typename T1, typename T2 > =e|  
  struct result_2 '$Fu3%ft  
  { )mE67{YJh~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mL]5Tnc  
} ; eGi|S'L'  
} ; Ep8 y  
MUR Hv3  
V u1|5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d;E (^l  
^=,N] j  
下面我们来剥离functor中的operator() L,* #  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dt Ry%fA_  
'[Z.\   
return l(t) op r(t) b*dEX%H8sf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lo uYY: Q  
return op l(t) Qvm[2mb  
return op l(t1, t2) ~RIa),GVX  
return l(t) op {^6<Ohe4j  
return l(t1, t2) op _v +At;Y  
return l(t)[r(t)] QR*{}`+l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ahrtl6@AS  
rj-Q+rgup  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: lCK|PY*  
单目: return f(l(t), r(t)); 4<y|SI!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E9#.!re|^  
双目: return f(l(t)); W kSv@Y,  
return f(l(t1, t2)); eN-lz_..7  
下面就是f的实现,以operator/为例 S\W&{+3  
c*Q6k<SKR  
struct meta_divide apd"p{  
  { GdtR  /1  
template < typename T1, typename T2 > ErY-`8U"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f$]ttU U  
  { </33>Fu)  
  return t1 / t2; ( Y)a`[B  
} ah|`),o(k  
} ; cDqj&:$e  
<hzuPi@  
这个工作可以让宏来做: A]AM|2 D  
^5 ~)m6=2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $Y<(~E$FX  
template < typename T1, typename T2 > \ T(iL#2^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; axLO: Q,  
以后可以直接用 C5&+1VrP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mBWhC<kKs  
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 <7yn:  
(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。。。) A:YWXcg  
<PTi>C8;r  
g].v  
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 .Af H>)E  
V|G[j\]E<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6uubkt  
class unary_op : public Rettype gfm aO ]  
  { eW zyydl  
    Left l; r!HB""w  
public : Uiu9o]n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V SUz+W  
>TddKR @C  
template < typename T > Fa A7m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GN ?1dwI  
      { V9<CeTl'  
      return FuncType::execute(l(t)); (]*!`(_b  
    } 2Wq/_:  
kG|pM54:^  
    template < typename T1, typename T2 > [Se0+\,&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!VF b+  
      { jG~UyzWH;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V'XvwO@  
    } J&jig?t  
} ; aFVd}RO0  
>? ({  
W.VyH|?  
同样还可以申明一个binary_op 2Ik@L,  
X^ZUm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i"U<=~  
class binary_op : public Rettype XIJ{qrDr  
  { P'q . _U  
    Left l; `8N],X  
Right r; <|_b:  
public : jj*e.t:F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7COJ.rA  
Mv^G%zg2  
template < typename T > ?jRyw(Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7z4u?>pne*  
      { 6N]V.;0_5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1[r;  
    } {qkd63 X  
o= N_0.  
    template < typename T1, typename T2 > ,Jh('r7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C*fSPdg?  
      { b6~MRfx`7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XG_Iq ,  
    } kFF)6z:2  
} ; W_z?t;  
(8/Qt\3jv  
-(YdK8  
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 aok,qn'j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JdW:%,sv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 60St99@O  
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。 13:0%IO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1F_ 1bAh$  
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。。。 zPT!Fa`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %xWscA%^u  
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) !%_H1jk  
下面是修改过的unary_op ua!g}m~  
h2C1'+Q{9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0kB!EJ<OdG  
class unary_op ,-[dr|.  
  { ,"!P{c  
Left l; 6X.lncE@p  
  !rMl" Y[  
public : 4$<-3IP,  
^>fjURR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WxF rqUz  
%aeQL;# V  
template < typename T > r` T(xJ!)  
  struct result_1 ET7(n0*P}]  
  { 4?a!6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2 !^[x~t  
} ; `X7ns?  
M1f ^Lx  
template < typename T1, typename T2 > v|v^(P,o  
  struct result_2 JV#)?/a$z  
  { e!(0y)*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ck0R%|  
} ; Z 7M%}V%  
gB?~!J?  
template < typename T1, typename T2 > ~CB6+t>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iEf6oM  
  { Eb<iR)e H=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); = ?hx+-'  
} ]8XY "2b  
vQ}'4i8(  
template < typename T > S6sw)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U-#t&yjh#  
  { O} !L;?  
  return OpClass::execute(lt(t)); =*YK6  
} K"sfN~@rT[  
_~`\TS8  
} ; ]<;m;/ H  
Svmyg]  
b:}`O!UBw  
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 ZTx~+'(  
好啦,现在才真正完美了。 Pb|'f(  
现在在picker里面就可以这么添加了: LyB$~wZx~@  
EMe6Z!k  
template < typename Right > Gd~Xvw,u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PIuk]&L^  
  { L/w9dk*uv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :fr 2K  
} `1NxS35u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :I5]|pt  
 OT9\K_  
rZy38Wo  
gq6C6   
[Pdm1]":(  
十. bind r'p;Nj.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,0#5kc*X  
先来分析一下一段例子 jG0{>P#+  
+_?;%PKkuF  
FV/X&u8~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N2VF_[l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +OF(CcA^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zJ#e3o .  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B(mxW8y  
我们来写个简单的。 EO,;^RtB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A`7uw|uO$  
对于函数对象类的版本: 'r%`(Z{~  
daaEN(  
template < typename Func > QY2!.a^q  
struct functor_trait <=V2~ asB  
  { KLXv?4!  
typedef typename Func::result_type result_type; l{4=La{?j  
} ; ^)b*"o  
对于无参数函数的版本: !+.|T9P  
w.cQ|_  
template < typename Ret > !UD62yw~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zVs_|x="  
  { Hi{c[;  
typedef Ret result_type; "RH2%  
} ; _VR Sdr5  
对于单参数函数的版本: !GMb~  
n]x4twZ  
template < typename Ret, typename V1 > 2F3IC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Mz<4P3"H  
  { 9oP8| <+  
typedef Ret result_type; J?-"]s`J  
} ; %#NaM\=8v  
对于双参数函数的版本: sb_>D`>  
 `-4c}T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HB\y [:E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !cLX1S  
  { :>'^l?b'WX  
typedef Ret result_type; w&v_#\T  
} ; 3skq%;%Wsk  
等等。。。 vI ]| W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r]km1SrS  
A5Yfm.Jy  
template < typename Func > O!sZMGF$p  
struct func_return ]?^m;~MQZ  
  { (]>c8;o#b  
template < typename T > 6Pl$DSu  
  struct result_1 'M+iVF6  
  { !1dCk/D&)8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zb~!> QIz{  
} ; lMp)T**  
-<}_K,Ky`  
template < typename T1, typename T2 > qSMST mnQ  
  struct result_2 El0|.dW  
  { Og%qv Bj 6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DI9x] CR  
} ; 5_M9T 3  
} ; f6^H Q1SSt  
c3!d4mC:  
? YX2CJ6N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g!D?Yj4  
Bfaj4i ;_  
template < typename Func, typename aPicker > uI-te~]  
class binder_1 "sf8~P9qy  
  { /l0\SVwa>  
Func fn; Ve7[U_"  
aPicker pk; >t?;*K\x"  
public : " 9 h]P^  
(C,PGjd  
template < typename T > V?HC\F-  
  struct result_1 O} QTg  
  { +=Crfvt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z)q9O_g9  
} ; r_ I7Gd  
J`uV $l:  
template < typename T1, typename T2 > (2QFwBW]  
  struct result_2 //>f#8Ho  
  { +K;(H']Z<-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `pm6Ts{,  
} ; A%oHx|PD  
a7nbGqsx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (<(8(} x  
2>.B*P  
template < typename T > DK&J"0jz,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uOs 8|pj,  
  { %Ox*?l _  
  return fn(pk(t)); ?A2#V(4  
} 5X nA.?F^  
template < typename T1, typename T2 > {G/4#r 2>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?H0 #{!s  
  { &I:5<zK{  
  return fn(pk(t1, t2)); mE%H5&VSI  
} m /JpYv~  
} ;  EP'2'51  
B:a&)L wp0  
:Y0*P  
一目了然不是么? U=QV^I Qm  
最后实现bind =5oE|F%  
-j`tBv)  
5"c#O U  
template < typename Func, typename aPicker > 7$a,pNDw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B~V^?."  
  { O]~cv^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7<mY{!2iF?  
} h:<p EL  
!BP/#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "D2 `=D!+  
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。 ,*Tf9=z  
.4Jea#M&x  
十一. phoenix `Ou\:Iz0u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M8ZpNa  
\e T0d<  
for_each(v.begin(), v.end(), U{} bx  
( 9h<];  
do_ fl!8\4  
[ g[0b>r7   
  cout << _1 <<   " , " ib0M$Y1tIS  
] - {>JF  
.while_( -- _1), u= 5&e)v3  
cout << var( " \n " ) <6)Ogv",  
) &#F>%~<or  
); * h!gjbi  
{PnvQ?|Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S2kFdx*Zf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [, 3o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =66dxU?}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (g`G(K_  
0hn N>?  
!=3[Bm G  
template < typename Cond, typename Actor > /9,!)/j  
class do_while 2)Grl;T]s  
  { uwXquOw  
Cond cd; U ]`SM6  
Actor act; eqb8W5h'  
public : 3J32W@}.K  
template < typename T > ']WS@MbJ  
  struct result_1 u K6R+a  
  { MxD,xpf  
  typedef int result_type; @Z&El:]3>  
} ; KbQ UA$gL=  
)pJ} $[6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -hiG8%l5  
O; 7`*}m  
template < typename T > ?{NP3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zt/b S/  
  { ?'Y\5n/*$  
  do Ly"u }e  
    { eY)ugq>'  
  act(t); pwtB{6)VH{  
  } !}<d6&!py  
  while (cd(t)); S}f 3b N  
  return   0 ; rG|lRT3-K  
} {?!=~vp  
} ; _dky+ E  
I`^ 7Bk.r  
Ua\]]<hj"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 47 xyS%X  
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。 b R> G%*a  
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。 "SJp9s3  
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。 [KR|m,QWp  
下面就是产生这个functor的类: ? C1.g'}7  
8/F}vfKEN  
+!h~T5Ck  
template < typename Actor > {+%|n OWV  
class do_while_actor l2vIKc  
  { dmI~$*  
Actor act; @iwVU]j  
public : YRa{6*M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g X75zso  
@M-i$ q[4  
template < typename Cond > xl8=y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e&sZ]{uD  
} ; :,Z'/e0&  
>-J%=P  
_;L%? -2c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }Q&zYC]d  
最后,是那个do_ h\| ~Q.kG  
^YG'p?r.s  
(8T36pt~  
class do_while_invoker `Sgj!/! F  
  { "Zm**h.t  
public : & mwQj<Z  
template < typename Actor > d5Hp&tm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +a1Or  
  { H3\4&q  
  return do_while_actor < Actor > (act); .' foS>W=t  
} eB%hP9=:x  
} do_; XrP'FLY o  
;w>Dqem  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vP6NIcWC3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (K9pr>le  
最后来说说怎么处理break和continue \OPJ*/U  
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。 x-27rGN  
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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