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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ":z@c,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a1 _o.A  
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, Q!Msy<v  
R+x%r&L5F  
oRV] p  
?n73J wH  
  class filler Hv+:fr"  
  { [lrmuf  
public : %PSz o8.l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L5TNsLx(  
} ; }$w4SpR  
( / G)"]  
~F=#}6kg_  
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: Ds;Rb6WcnY  
uk`d,xF   
E)RI!0Ra  
  -kV|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )lE3GDAPgZ  
4bFv"b  
Zu)i+GeG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6Lav.x\W  
GF9ZL  
moZ)|y  
aJ% e'F[  
二. 战前分析 v] W1F,u  
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。 ~x9 W{B]  
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 deHY8x5uI  
oR4fK td  
iRkOH]+K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +D6-m  
  /* --------------------------------------------- */ (4E.Li<O  
vector < int *> vp( 10 ); 2OA8 R}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^ON-#  
/* --------------------------------------------- */ (0O`A~M3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R4[. n@  
/* --------------------------------------------- */ MM/BJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vK[v eFH  
  /* --------------------------------------------- */ tP/GDC;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cob9hj#&7  
/* --------------------------------------------- */ K[`4vsE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {^2({A#&  
4UkP:Vz:  
zDKLo 3:  
)^V5*#69D  
看了之后,我们可以思考一些问题: E5v|SFD  
1._1, _2是什么? Xd90n>4S  
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。 l;"ub^AH  
2._1 = 1是在做什么? 7r:nMPX  
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。 6C@0[Q\ER  
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。 8HHgN`_  
@#G6z`,  
9Ba|J"?Y k  
三. 动工 ,APGPE}I[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9F-ViDI.  
Qu,)wfp~  
hqwz~Ky}  
3ZT/>a>@  
template < typename T > \1eKY^)2  
class assignment 5)/4)0  
  { hVTyv"  
T value; \= )[  
public : *m `KU+o-u  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y9\]3Kno  
template < typename T2 > 1o"y%*"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 38zR\@'j]4  
} ; :y<Cd[/  
<S:,`v&Z  
n0 fF,?gm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =6L :I x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^D>/wX\u  
;[;S_|vZ=)  
P:bVcta9g  
x);?jxd  
  class holder 61t-  
  { b[QCM/  
public : u0(hVK`":  
template < typename T > ba8-XA_~U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =1uj1.h  
  { )dzjz%B)  
  return assignment < T > (t); q? gQ  
} *NX*/(Q  
} ; 6+{nw}e8  
~CjmYP'o  
#lLn='4  
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: tZ*f~yW  
&~D.")Dz  
  static holder _1; :IOn`mRYu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x 1 R!  
:&\E\9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tCF0Ah  
而不用手动写一个函数对象。 T`(;;%  
ta+"lM7A}$  
EeF n{_  
&Pn%zfmMN  
四. 问题分析 Bm2}\KOI  
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。 m+G0<E%  
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。 %\s#e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "O"^\f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d-K5nRyI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qjdahVY  
7lBQd(  
五. 问题1:一致性 ? ><   
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?| ix_$Ok  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &*?!*+!,i  
jv?aB   
struct holder JUUF^/J  
  { Qnu&GBM  
  // NnSI)*%'  
  template < typename T > "S:NU .c?  
T &   operator ()( const T & r) const LTlC}3c28f  
  { u9y-zhj_$  
  return (T & )r; SE7 (+r  
} d}6AHS[  
} ; Ltq*Vcl\  
|Jx2"0:M  
这样的话assignment也必须相应改动: XxrO:$  
/ F  
template < typename Left, typename Right > |M{,}.*CU  
class assignment ysw6hVb  
  { 'yAoZ P\|  
Left l; $SD@D6`lL  
Right r; P.2.Ge|  
public : B39PDJ]hu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L-oPb)  
template < typename T2 > |^&2zyUj/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XP Iu]F  
} ; %lq7; emtp  
Fw8X$SE"  
同时,holder的operator=也需要改动: 3=eGS  
My43\p  
template < typename T > xQ(KmP2hl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const & ,gryBN  
  { nR|uAw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L"zgBB?K6  
} e]y=]}A3{  
8G^B%h]  
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。 36Fa9P FCc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T_|fb)G+{  
<45dy5!Tz  
return l(rhs) = r; nm%4L  
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。 vpr @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sMe~C>RD  
onypwfIk)t  
template < typename Tp > GlkAJe]  
class constant_t pU)3*9?cIl  
  { -<HvhW  
  const Tp t; 5]O LV1Xt  
public : zdQu%q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fq\`1Ee{  
template < typename T > J$=b&$I(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l8 2uK"M  
  { d=u%"36y  
  return t; YdL1(|EdM  
} ,EJ [I^  
} ; Y_iF$ m/R  
e+[J[<8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A.cZa  
下面就可以修改holder的operator=了 [T?6~^m=  
:^.87>V7  
template < typename T > M97p.;;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wP *a>a  
  { \?]HqPibx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *V<2\-  
} 6'lT`E|  
FO)nW:8]  
同时也要修改assignment的operator() LRlk9:QD>  
[AOluS  
template < typename T2 > M#jeeE-}%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lNp:2P  
现在代码看起来就很一致了。 kQiW5  
JdNPfkOF  
六. 问题2:链式操作 nhaoh!8A6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B qiq  
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。 Ta5iY }  
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。 -tdON  
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。 cLk+( dn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tee3U%Y  
^ cd5Zl  
template < typename T > YyBq+6nq5  
struct result_1 x?& xz;  
  { i{RS/,h4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ku,A}5-6  
} ; J+*Y)k  
^*~u4app  
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: _EBDv0s  
o_+Qer=O6  
template < typename T > H" g&  
struct   ref _A0avMD}  
  { c!FjHlAnP  
typedef T & reference; J_br%AG<p  
} ; -2u+m  
template < typename T > ,rPyXS9Sa{  
struct   ref < T &> _=$!T;}lE  
  { 4Tw1gas.  
typedef T & reference; 1|$Rzt%ge  
} ; V<I${i$]0  
~G^doj3|+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tg`!svL!  
}K]VlFR  
template < typename T > i'LTKj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *bC^X'  
  { ?'_7#0R_0  
  return l(t) = r(t); dM$G)9N)K  
} u5|e9(J  
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。 ^i k|l=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~(E8~)f)  
u:kY4T+Z  
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 kEDZqUD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L|'ME| '  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Ab#uPBn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E|#R0n*  
最后的布局是: QX3![;0F  
                Add ?{Z0g+B1  
              /   \ I%WK*AORM  
            Divide   5 H/I`c>Zn  
            /   \ s3%8W==rBW  
          _1     3 @*{BX~f  
似乎一切都解决了?不。 ]ZATER)jq  
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。 r6_a%A*  
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。 j %0_!*#3  
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: 7anpz%  
wx 'Tv  
template < typename Right > K:Go%3~,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V2* |j8|  
Right & rt) const <plR<iI.  
  { =KD*+.'\/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "x^bl+_"  
} zUu>kJZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \gXx{rLW  
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。 zQ _[wM-  
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。 $q+`GXc-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N!~NQ-Re'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i(kK!7W35  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &fj?hYAj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mR@Xt#  
xT8"+}  
template < class Action > ;a)\5Uy  
class picker : public Action Qeog$g.HI  
  { :*nBo  
public : K0@7/*%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Br!&Y9  
  // all the operator overloaded X*q C:]e  
} ; R/YL1s  
<}1%">RA  
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。 dG$0d_Pq  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .NC}TFN|  
@S92D6  
template < typename Right > _x{x#d;L3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +yI^<BH  
  { 8PS:yBkA|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0-HE, lv  
} 9F4|T7?  
O waXG/z~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xxn&{\ ?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 g_X7@Dt  
g7F Z -  
template < typename T >   struct picker_maker dfcG'+RU}  
  { xU"qB24]=  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  8[OiG9b  
} ; Z`KmH.l!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~.PYS!" +  
  { Tq8r SZi  
typedef picker < T > result; N9<eU!4>  
} ; Q(3x"+  
~MO C r  
下面总的结构就有了: <`qo*__1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .D`#a  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o7seGw<$X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,;18:  
至此链式操作完美实现。 ^ I YN"yX_  
t_Wn<)XA  
o3kj7U:'x  
七. 问题3 20)Il:x  
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。 6u}NI!he  
7:%K-LeaQu  
template < typename T1, typename T2 > }VRo:sJb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5i?U-  
  { 3MVZ*'1QM\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sSK$  
} N~d]}J8}gx  
P|U>(9;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: ]0le=Ee^%  
+s}28U!  
template < typename T1, typename T2 > w%\;|y4+  
struct result_2 w>s  
  { W~FA9Jd'Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ](D [T  
} ; '*; rm*n  
Wg1WY}zG  
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? 5 S& >9l  
这个差事就留给了holder自己。 y;jyfc$ `  
    <-pbLL9  
'5--eYG  
template < int Order > 5KSsRq/8"  
class holder; -( G2@NG  
template <> !c7Od )]  
class holder < 1 > /H% pOL6(r  
  { K~>kruO";  
public : ~^*tIIOX  
template < typename T > th)jEK;Z  
  struct result_1 Z5=!R$4  
  { |T%/d#b~  
  typedef T & result; |&Q=9H*e  
} ; 5sE}B8 mF  
template < typename T1, typename T2 > 0l6%[U?o  
  struct result_2 ]Y?$[+Y  
  { 2LdV=ifq2S  
  typedef T1 & result; Me>'QVr  
} ; m.*+0NG  
template < typename T > Q~kwUZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %XeU4yg\e  
  { hl+Yr)0\  
  return (T & )r; 5 \J;EWTU  
} G`z48  
template < typename T1, typename T2 > Su7?-vY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /a_|oCeC}  
  { SccU @3.X~  
  return (T1 & )r1; ?*;zS%93U9  
} HNPr| (  
} ; ^ytd~iK8  
$j/F7.S  
template <> :EjIV]e  
class holder < 2 > !QovpO">z  
  { )94R\f  
public : [% jg;m  
template < typename T > ZU|nKt<GK  
  struct result_1 i=4bY[y  
  { QQ9Q[c  
  typedef T & result; QI- 3m qL  
} ; S;g~xo  
template < typename T1, typename T2 > *)1,W+A5L  
  struct result_2 {IVqV6:  
  { b/EvcN8 }  
  typedef T2 & result; WJ*DWyd''  
} ; `uj`ixcR  
template < typename T > [xC (t]S-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L{ -w9(S`i  
  { n7G$gLX  
  return (T & )r; UgP5^3F2  
} i@RjG   
template < typename T1, typename T2 > -1R~3j1_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SZPu"O\  
  { tv2dyC&a  
  return (T2 & )r2; 9HE)!Col  
} SYL$ ?kl  
} ;  ;P_Zen  
 P/Z o  
]~P?  
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> >。 @lX)dY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'K1w.hC<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Oq("E(z+f  
~$$V=$&  
return l(i, j) = r(i, j); rtpjx%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K6X1a7  
gLH(Wr~(a  
  return ( int & )i; NJp;t[v.^  
  return ( int & )j; t^'1Ebg  
最后执行i = j; Uu(W62  
可见,参数被正确的选择了。 #FcYJH  
CeQcnJU  
X DX_c@U  
,'j5tU?c  
;@L#0  
八. 中期总结 ObCwWj^qO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %>.v[d1c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bQ)r8[o!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +G~b-}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qH ~usgqB7  
X[w9~t$\  
- zkB`~u_  
QUNsS9  
QNo}nl /N  
>i~c>+R  
九. 简化 tx@Q/ou`\P  
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。 O ?4V($  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q,$x6YwE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;i]cmy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f6XWA_[i@  
  +-*/&|^等 &ke4":7X  
2. 返回引用。 ^2=zp.)  
  =,各种复合赋值等 Gd"*mL d  
3. 返回固定类型。 4-m%[D |W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l^_X?L@  
4. 原样返回。 g41LpplX  
  operator, f,1rmX1  
5. 返回解引用的类型。 !cpBX>{w  
  operator*(单目) x83XJFPWL  
6. 返回地址。 j@DyWm/7  
  operator&(单目) |J\/U,nh  
7. 下表访问返回类型。 B}(YD;7vJ  
  operator[] !xvPG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >Cf`F{X' U  
  operator<<和operator>> zQ [mO  
z23KSPo  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yH`xk%q_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  84{<]y  
N 8OPeY  
template < typename Left > __9673y  
struct value_return 8,R]R=  
  { TwH(47|?Nt  
template < typename T > ,9rT|:N  
  struct result_1 6/z}-;,W'  
  { 'L,rJ =M3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ReRRFkO"2  
} ; }PXWRv.gW  
BZj[C=#x  
template < typename T1, typename T2 > H [v~  
  struct result_2 JUE>g8\b  
  { >GcFk&x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0Zq" -  
} ; rf~Ss<  
} ; l YhwV\3  
z}&<D YD  
52"/Zr}j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Frml'Vfq7  
|\ ay^@N  
下面我们来剥离functor中的operator() NlDM/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "mOoGy, (  
]D%[GO//!  
return l(t) op r(t) ;gc 2vDMv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R%Z} J R.  
return op l(t) Fg~,1[8w<  
return op l(t1, t2) [9L(4F20  
return l(t) op ?>&8,p17  
return l(t1, t2) op ^_oLhNoez2  
return l(t)[r(t)] jIl-}/2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x:2_FoQ  
-P?} qy^j(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z+}SM]m  
单目: return f(l(t), r(t)); KGJB.<Be  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lz(9pz  
双目: return f(l(t)); j]P|iL  
return f(l(t1, t2)); 6Q`ce!~$  
下面就是f的实现,以operator/为例 H5 -I}z  
|gaZq!l  
struct meta_divide rS jC/O&b  
  { )uaB^L1  
template < typename T1, typename T2 > dlU=k9N-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UX0tI0.tg  
  { 936t6K&  
  return t1 / t2; gK>Vm9rO  
} ~}5(J,1!  
} ; wHCsEp(  
ufo?ZFq@$L  
这个工作可以让宏来做: ' ZJ6p0  
K{iYp4pU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <(iOzn  
template < typename T1, typename T2 > \ #:yZJS9f9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vg3&:g5 /  
以后可以直接用 (tz! "K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {tMD*?C[6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 OY)x Kca  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2H /a&uo@n  
_#+9)*A  
.{} t[U  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 cD>o(#x]  
{> }U>V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AE$)RhY`  
class unary_op : public Rettype upJishy&I  
  { 51&T`i  
    Left l; f8j^a?d|  
public : UOY1^wY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UWnH2  
T;%SB&  
template < typename T > ygPZkvZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fG{oi(T  
      { {/Cd^CK  
      return FuncType::execute(l(t)); ~)Z`Q  
    } D9Z5g3s7R  
-lp_~)j^  
    template < typename T1, typename T2 > [ M'1aBx^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8sg *qQ  
      { u>E+HxUJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ks;%f34  
    } (y36NH+  
} ; }dxdxnVt  
F&P)mbz1  
0eLK9u3<  
同样还可以申明一个binary_op ^\I$tnY`  
B^qB6:\t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M{H&5 9v  
class binary_op : public Rettype UOu&sg*o2B  
  { OU+*@2")t  
    Left l; J0K"WmW  
Right r; H0HYb\TX?  
public : 1Y`MJ \9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pxF!<nN1,  
-K !-a'J  
template < typename T > vuAjAeKm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e,BJD>N ?  
      { G pd:k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bcYz?o6  
    } ?m!FM:%  
.jKO 6f  
    template < typename T1, typename T2 > 1-n0"lP~4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M~6I-HexT|  
      { /<C=9?Ok  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NWvxbv  
    } 2V]2jxOQ  
} ; 5J;c;PF  
u|ZO"t  
3LmHH =  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _H,RcpyJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6i4j(P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) phdN9<Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c1^3lgPv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  fwEi//1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v\Hyu1;8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jt3SA [cy  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ojs\2('u  
下面是修改过的unary_op p5KNqqZZ  
QKO(8D6+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +M*a.ra0OF  
class unary_op :wZZ 1qa  
  { F)@<ZE  
Left l; u;!Rv E8N  
  RB"rx\u7K  
public : |`nVr>QF&  
h2>0#Vp3j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,&-[$,  
kD>vQ?  
template < typename T > [wR8q,2  
  struct result_1 @o ED tN  
  { El%(je,|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8`2K=`]ES+  
} ; F\I^d]#,[  
CmTJa5:  
template < typename T1, typename T2 > m+g>s&1H  
  struct result_2 DkIF vsLK  
  { 9E^p i LA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lg1D>=(mY  
} ; f"Iyo:Wt  
j66@E\dN  
template < typename T1, typename T2 > )B_h"5X4\y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b<n)`;  
  { *C BCQp[$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8'_Y=7b0Nw  
} C#Jj;Gd  
%vXQ Sz  
template < typename T > K="+2]{I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O^#u%/  
  { 5glGlD6R  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mx"tUoU6z  
} MF`'r#@:wa  
i1 &'Zh  
} ; .p`'^$X^  
q4{tH  
X\%3uPQ  
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 i'<1xd(`  
好啦,现在才真正完美了。 n&]w* (,  
现在在picker里面就可以这么添加了: TE~@Bl;{?c  
H JiP:{  
template < typename Right > sYpogFfV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [w f12P  
  { UZra'+Wb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $w\, ."y  
} V*}zwm s6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m##=iB|;  
 6qlr+f  
"puz-W'n  
R{_IrYk  
R{vPn8X 6g  
十. bind 8H?AL RG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B5G$o{WM  
先来分析一下一段例子 t^hkGYj!2  
SfUUo9R(sm  
3iw9jhK!W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R`q!~8u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Oe`t!&v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \`ReZu$  
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。 ^%pwyY\t  
我们来写个简单的。 =6&D4~R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LS'=>s"  
对于函数对象类的版本: V-jL`(JF%  
u#~! %~  
template < typename Func > vuBA&j0C  
struct functor_trait *\",  qMp  
  { 8BDL{?Mu  
typedef typename Func::result_type result_type; *.g?y6d  
} ; EB<q.  
对于无参数函数的版本: mC`! \"w  
q;.]e#wvh  
template < typename Ret > K5&C}Ey1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LnS >3$t*  
  { U.OX*-Cd  
typedef Ret result_type; +`-a*U94  
} ; VWt'Kx"  
对于单参数函数的版本: (+dRD] |T  
vq1&8=  
template < typename Ret, typename V1 > G`"Cqs<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <>_Wd AOuD  
  { )AXH^&  
typedef Ret result_type; ^ {f ^WL=  
} ; VhgEG(Ud  
对于双参数函数的版本: 0(x@ NGb>{  
yan[{h]EZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _#m qg]W'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )7g_v*  
  { "b4iOp&:=  
typedef Ret result_type; (L%q/$  
} ; yXg1N N  
等等。。。 X:&p9_O@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lVtn$frp  
7"ps#)O  
template < typename Func > ]xEE7H]\h  
struct func_return yuEOQ\!(u  
  { ;bX ~4O&v+  
template < typename T > shIi,!bZ  
  struct result_1 P1stL,  
  { F  t/ x 5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [[h)4H{T  
} ; 9X9zIh]JV  
v qMk)htIz  
template < typename T1, typename T2 > 5KE%@,k k  
  struct result_2 @;D}=$x  
  { MmH_gR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KxmPL  
} ; ID#qKFFW  
} ; &xroms"S=  
e-3pg?M  
Ks2%F&\cE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %C0O?q  
3}{5 X'  
template < typename Func, typename aPicker > IA#*T`  
class binder_1 N('DIi*or  
  { ,9wenr  
Func fn; R(N(@KC  
aPicker pk; 7u5\#|yL  
public : u%T$XG  
ESjJHZoD(  
template < typename T > cqL7dlhIl  
  struct result_1 nvo1+W(%  
  { Ja=70ZI^ 6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; umZ g}|C_  
} ; _ZM9 "<M-X  
"4uUI_E9F;  
template < typename T1, typename T2 > Ty0T7D   
  struct result_2 -u9yR"n\}  
  { ZQ-`l:G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qbq<O %g=  
} ; 1idjX"'  
CU1\C*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }_(^/pnk  
tr9Y1vxo{  
template < typename T > &9w%n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bL],KW;Q  
  { s/vOxGc  
  return fn(pk(t)); X#I`(iHY  
} qL5#.bR  
template < typename T1, typename T2 > ;AGs1j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3k*:B~1  
  { U"y'Kd  
  return fn(pk(t1, t2)); _7.GzQJ  
} |;u%JW$4  
} ; ca3BJWY}J  
yb{{ z@  
GHC?Tp   
一目了然不是么? UoMWn"ZE  
最后实现bind KR+BuL+L  
4B8Se  
Y:!/4GF  
template < typename Func, typename aPicker > ]VG84bFm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K1/gJ9+(\  
  { |8qK%n f}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u~- fK'/!|  
} v7<S F  
Prb_/B Dd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t#pqXY/;D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 a;'E}b{`F  
x #X#V\w=  
十一. phoenix .1}rzh}8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]AZ\5C-J  
g[wP!y%V  
for_each(v.begin(), v.end(), *JY`.t  
( Ns|V7|n]  
do_ Bw]L2=d  
[ 9p\Hx#^  
  cout << _1 <<   " , " M Hnf\|DX  
] Dj ]Hgg  
.while_( -- _1), mj~N]cxB  
cout << var( " \n " ) ;;w6b:}-c  
) #ON#4WD?  
); 3aE[F f[  
}]g95xT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]Z$TzT&@%  
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 ,hTwNVWI9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '6.>Wdd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VU`z|nBW@  
mzV"G>,o  
aEEz4,x_  
template < typename Cond, typename Actor > uVq5fT`B  
class do_while k99gjL`  
  { 6a%:zgkOpu  
Cond cd; -_EY$ ?4  
Actor act; [Zt# c C+  
public : KI Plb3oh  
template < typename T > (U(/ C5'  
  struct result_1 Z.aLk4QO@  
  { .YjrV+om1  
  typedef int result_type; fzRyG-cEpj  
} ; @!":(@3[  
iFnOl*TC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YV1a 3  
gY>;|),  
template < typename T > 4C,kA+P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QxL@'n#5   
  { Sqdc1zC  
  do z{`6#  
    { zJfK4o  
  act(t); B-\,2rCCZ  
  } LZUA+x(  
  while (cd(t)); d DIQ+/mmg  
  return   0 ; ^.@yF;H  
} O>SuZ>g+7  
} ; i?a,^UM5n[  
CQBT::  
C7b 5%a!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `i t+D  
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。 6^] `-4*W  
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。 @Xq&t}*8  
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。 5 Q6{(q|M  
下面就是产生这个functor的类: MK-a $~<  
h9<mThvgn  
nszpG1U:  
template < typename Actor > g,n-s+  
class do_while_actor ^ea RgNz  
  { %z-dM` i  
Actor act; -SQJH}zCT+  
public : QmH/yy3.%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qE#&)  
FX|0R#4vm  
template < typename Cond > hF7V !*5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G}=`VYK  
} ; B@cJ\  
i O%Zd[  
&\[Qm{lN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~:/%/-^  
最后,是那个do_ o{{:|%m3Q  
1-6gB@cvQ  
0)A=+zSS1  
class do_while_invoker Xzx[C_G  
  { wUZQB1$F  
public : NK+FQ^m[  
template < typename Actor > T>\nWancQM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %PQldPL8  
  { u;+%Qh  
  return do_while_actor < Actor > (act); [<D+p qh  
} $:f.Krj  
} do_; Q7CwQi  
lq>*x=<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e Z@Gu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O%YjWb  
最后来说说怎么处理break和continue @D fkGm[%  
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。 (@ %XWg  
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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