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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s6Bt)8A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )&+_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, BArsj  
nen6!bw4  
E{T\51V]%  
GWjKZ1p  
  class filler oHI~-{m3)  
  { XZcsx  
public : #i ?@S$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N$pwTyk  
} ; H24g+<Tv  
POH >!lHu  
qS&PMQ"$  
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: U`FybP2R~  
W euV+}\b  
`m3@mJ!>\  
-_uL;9r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2-llT  
Ms1G&NYP  
ifTVTd7O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |rdG+ >  
&-<"HW  
M=yZ5~3  
$@x3<}X;  
二. 战前分析 aZ@4Z=LK  
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。 2@08 V|  
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 `"AjbCL  
}S*6+4  
z$7YC49^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +Jt"JJ>%k  
  /* --------------------------------------------- */ P(X#w  
vector < int *> vp( 10 ); j`,;J[Zd`h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H xb{bF  
/* --------------------------------------------- */ C>v    
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k%hD<_:p  
/* --------------------------------------------- */ E|97zc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P|h<|Gcp  
  /* --------------------------------------------- */ ejgg.G ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z;%  
/* --------------------------------------------- */ IL.Jx:(0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Redp'rXT<h  
a:zx&DwM  
FAM`+QtNw  
pal))e! B  
看了之后,我们可以思考一些问题: FVY,CeA.  
1._1, _2是什么? WU<#_by g  
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。 b8b-M]P-=  
2._1 = 1是在做什么? eVU:.fx  
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。 6sP;O,UX  
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。 ~|DF-t V  
JTx}{kVO  
fEVuH]  
三. 动工 n!eg"pL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,9?'Q;20  
*N>Qj-KAM_  
/@3+zpaw X  
&51/Pm2O  
template < typename T > l06 q1M 3  
class assignment ` t6lnO  
  { Efp=z=E  
T value; 1/cb;:h>  
public : @lTUag'U0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7]nPWz1%*  
template < typename T2 > {q}: w{x9u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3M%EK2,  
} ; _KZ(Yq>SdY  
="A[*:h C"  
bzJKoxU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6:B5PJq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A:D\!5=  
V?_%Y<|L  
6,@M0CX  
G!rcY5!J  
  class holder 3\4Cg()  
  { c'G\AbUVjE  
public : mceSUKI;L  
template < typename T > +uT=Wb \  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aLsGden|  
  { vi5~Rd`  
  return assignment < T > (t); BbU&e z8P  
} " Y%\qw/wq  
} ; (vI7qD_  
2sU"p5 j  
UoLO#C0i  
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: Iewq?s\Fo  
M}nalr+#  
  static holder _1; Fe=4^.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BMdr.0  
#t/Q4X +  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bTiw?i+6Dv  
而不用手动写一个函数对象。 Y4{`?UM&h  
VtKN{sSnu  
#zy%B  
0)P18n"$  
四. 问题分析 C$tSsw?A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ':>B %k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /C(L(X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xJ"KR:CD>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a6]!4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sW]n~kTt'  
\O0fo^+U,,  
五. 问题1:一致性 ~'U;).C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `773& \PK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z)0VP QMT  
G{"1  I  
struct holder %b*%'#iK  
  { JJ+<?CeHD  
  // .Gv~e!a8  
  template < typename T > 1z`,*eD7  
T &   operator ()( const T & r) const }UO,R~q~  
  { D~y]d  
  return (T & )r; ?k3b\E3  
} x$Dv&4  
} ; */\.-L{h  
n;=A'g|Q  
这样的话assignment也必须相应改动: -m @s 9k  
1]<!Xuk^f  
template < typename Left, typename Right > 9F-k:hD |  
class assignment W+eN%w5  
  { ms{R|vU%b  
Left l; oF>GWst TR  
Right r; =QC^7T  
public : e"2QV vB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FjydEV  
template < typename T2 > zm"\D vN)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J{Ay(  
} ; Cn55%:  
\%C[l  
同时,holder的operator=也需要改动: yjr@v!o  
l6 WcnJ  
template < typename T > {L=[1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P~ykC{nD  
  { N\fT6#5B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z-<u?f8{*  
} N:<O  
Y]lqtre*Y  
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。 D=\|teA&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6a@~;!GlI  
,,J3 h  
return l(rhs) = r; C1/jA>XW  
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<3,n;56Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wY95|QS  
d"78:+  
template < typename Tp > 47RYpd  
class constant_t zb" hy"hKw  
  { Qx6/Qa S?  
  const Tp t; {eXYl[7n  
public : moR]{2Cd{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vhHMxOZ;  
template < typename T > Dr 1F|[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yRYWx` G  
  { s]N-n?'G"  
  return t; uaKB   
} 3wE8y&  
} ; -b$OHFL  
lP e$AI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X\x9CA  
下面就可以修改holder的operator=了 cOb%SC[A{  
mQs$7t[>t  
template < typename T > [z~Nw#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W~tOH=9>  
  { Oe YLL4H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @NIypi$T  
} T]W -g  
uI2'jEjO  
同时也要修改assignment的operator() f*],j  
(HI%C@e9  
template < typename T2 > gp HwiFc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9qDGxW '1  
现在代码看起来就很一致了。 Dkb&/k:)  
2FzS_\":I  
六. 问题2:链式操作 RV` j>1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =M 5M;  
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。 RuZ;hnE&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ='0!B]<G  
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。 vR$5ItnT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &w0=/G/T=~  
0I((UA/7Zs  
template < typename T > kKM%    
struct result_1 $at|1+bQ  
  { udFju&!W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YZl%JX  
} ; %?hLo8  
!P$xh  
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: \2pFFVT  
A232"p_  
template < typename T > tTH%YtG  
struct   ref Y2-bU 7mo  
  { )^H9C"7T  
typedef T & reference; BUinzW z{a  
} ; l*Ei7 |Z  
template < typename T > <&:&qn gg  
struct   ref < T &> 8>q% 1]X  
  { %, et$1`g  
typedef T & reference; 3+3m`%G  
} ; Ra5'x)m36)  
~ fEs!hl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A#S:_d  
<UJJ],)^1A  
template < typename T > 7[BL 1HI*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f9UaAdJ(  
  { "5:f{GfO#v  
  return l(t) = r(t); )V3(nZY  
} h(Ed%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =jc8=h[F<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V1)P=?%(US  
lmKq xs4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \!Zh="hN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2j7d$y*'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %J7mZB9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v8bl-9DQ  
最后的布局是: ]t)M}^w  
                Add *g4Cy 8$  
              /   \ ]A$^ l,  
            Divide   5 Treh{s  
            /   \ WWW#s gM%  
          _1     3 { $/Fk6qr  
似乎一切都解决了?不。 >JPJ%~y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 }.UI&UZ-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M#]|$\v(  
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: 1L8ULxi_?]  
qMES<UL>  
template < typename Right > >B/&V|E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xeM':hD.o  
Right & rt) const IXvz&4VD  
  { |4. o$*0Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gkML .u  
} KM}4^Qc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )]>G,.9C}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 QYfAf3te  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~}-p5q2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 uuYH6bw*d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 c48J!,jCd'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %;(|KrUN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _~ZQ b  
xPMyG);  
template < class Action > BX(d"z b<  
class picker : public Action ? ZHE8  
  { Of7) A  
public : I49l2>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {L4>2rF  
  // all the operator overloaded >Ug?O~-  
} ; YD46Z~$  
`bZU&A(`Be  
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。 b q3fiT9  
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: +GYMJK`S+  
Mj B< \g>  
template < typename Right > Uk *;C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8jjk?PUD8  
  { %rDmW?T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '+!S|U,{  
} oIvnF:c  
lii ]4k+z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x1:Pj  
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。 52MCUl  
7t-*L}~WA  
template < typename T >   struct picker_maker `@$"L/AJ  
  { B}q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X}j'L&{F@  
} ; 0?F@iB~1F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MeI2i  
  { &@W4^- 9  
typedef picker < T > result; noaN@K[GO  
} ; Xh0wWU*  
YR|(;B  
下面总的结构就有了: &=z1$ih>2\  
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。 lv00sa2z  
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。 )-.Cne;n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k?["F%)I  
至此链式操作完美实现。 fmnRUN=  
,"N3k(g  
W"-EC`nP  
七. 问题3 (I7&8$Zl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 DO1 JPeIi  
xMSNrOc  
template < typename T1, typename T2 > yL ;o{ G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b#p~F}qT  
  { S:p.W=TAB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q: Bt]2x  
} //X e*0  
E+m]aYu"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9B+ zJ Vte  
Ej+]^t$\  
template < typename T1, typename T2 > h\=p=M  
struct result_2 h/1nm U]  
  { hsHVX[<5`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D%jD 8p  
} ; hi {2h04  
_H4$$  
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? \3Q:K |  
这个差事就留给了holder自己。 +EST58  
    ol?z<53X]  
{+ C%D'  
template < int Order > Sv7>IVC?@  
class holder; 1H&?UP4=(  
template <> `z-H]fU  
class holder < 1 > P~Te+ -jX}  
  { *xX( !t'  
public : Jt-X mGULB  
template < typename T > [GR]!\!%~  
  struct result_1 ]cF1c90%  
  { <\1}@?NGC  
  typedef T & result; _.d}lK3$2  
} ; T6h;Y  
template < typename T1, typename T2 > ;Cr_NP[8|j  
  struct result_2 cg(QjH"  
  { ( }]37  
  typedef T1 & result; W{fULl  
} ; zG-_!FIn  
template < typename T > 8!u/   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tC2 )j7@  
  { `a9k!3_L  
  return (T & )r; [cGt  
} 5i!V}hE  
template < typename T1, typename T2 > _`bS[%CJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QL)>/%yU  
  { 1DEO3p  
  return (T1 & )r1; <a8#0ojm  
} WF ?/GN  
} ; T!u'V'Ei2  
zW"~YaO%C  
template <> @9OeC O  
class holder < 2 > G 2%  
  { [;(]Jy  
public : CS~=Z>6EjA  
template < typename T > uY&=eQ_Cb  
  struct result_1 Cz'xGW{  
  { ]j& FbP)3  
  typedef T & result; +(;8@"u  
} ; jd ["eI  
template < typename T1, typename T2 > o"'iX UJ  
  struct result_2 %B#hb<7}  
  { Z |2E b*  
  typedef T2 & result; &mh Ln4^  
} ; d^KBIz8$5l  
template < typename T > ^G}# jg.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >Hdjsu5{N  
  { vP3K7En  
  return (T & )r; uz*d^gr}  
} wl7 MfyU  
template < typename T1, typename T2 > !2GHJHxv]c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xK$}QZ)  
  { /a@ kS  
  return (T2 & )r2; -L@]I$Yo  
} +VSZhg,Np8  
} ; -1Djo:y  
[X;>*-  
%z(9lAe  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 WwW"fkv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NNwc!x)*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |.1qy,|!X  
98BYtxa  
return l(i, j) = r(i, j); V3## B}2[Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;LHDh_.pX  
8ou e-:/a  
  return ( int & )i; ,+~2&>wj  
  return ( int & )j; 0;}Aj8Fle  
最后执行i = j; ?sV[MsOsC  
可见,参数被正确的选择了。 Kn']n91m  
bX7EO 8  
-Bj.hx*  
f.@Xjf  
BRe{1i 6  
八. 中期总结 SEYGy+#K  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hO#HvW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a]`itjL^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Z:N8e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Cvjs  
\ 0D$Mie  
/^J2B8y  
?p(kh^z  
=KV@&Y^x4  
i#k-)N _$  
九. 简化 H\ 3M  
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。 _HwpPRVP/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]22C )<  
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: qc3~cH.@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KZ]r8  
  +-*/&|^等 .%_)*NUZ  
2. 返回引用。 4&|C}  
  =,各种复合赋值等 )B81i! q  
3. 返回固定类型。 d5Qd'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T0r<O_ubOA  
4. 原样返回。 q&Q/?g>f  
  operator, |B eA==  
5. 返回解引用的类型。 d^tVD`Fm  
  operator*(单目) *MI)]S  
6. 返回地址。 T: U4:"  
  operator&(单目) 2sUbiDe-  
7. 下表访问返回类型。 TaOOq}8c#  
  operator[] )Lb72;!?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8\DME  
  operator<<和operator>> w$b~x4y%  
d4J<,  
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。 tR<L`?4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |-n ('gQ[  
e[}],W  
template < typename Left > 9<v}LeX  
struct value_return sW?B7o?  
  { 3EmcYC  
template < typename T > D{R/#vM jk  
  struct result_1 @m?{80;uQ  
  { >{QdMn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lcCJ?!lsSW  
} ; 6%%PP8.F  
2 % %|fU9  
template < typename T1, typename T2 > l]$40 j  
  struct result_2 } %+qP +O\  
  { Y[ ?`\c|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LP,9<&"<  
} ; bK<}0Ja[  
} ; -Un=T X  
uWTN 2jr  
'6X%=f'^b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <PioQ>~  
z>|)ieL  
下面我们来剥离functor中的operator() "c,!vc4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tn{8u7  
".E5t@ }?m  
return l(t) op r(t) ywEDy|Wn$~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QF.3c6O@  
return op l(t) _W|R;Cz]  
return op l(t1, t2) -AC`q/bCD  
return l(t) op #d% vT!Bz~  
return l(t1, t2) op g ?V&mu  
return l(t)[r(t)] Y9tV%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XCm\z9F  
=-qf;5[|  
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: q`[K3p   
单目: return f(l(t), r(t)); y:,9I` aW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8?1o<8hV  
双目: return f(l(t)); Mn@$;\:  
return f(l(t1, t2)); xg} ug[  
下面就是f的实现,以operator/为例 <BPRV> 0X  
4>YU8/Rw  
struct meta_divide Oqmg;\pm  
  { 61Bhm:O5W  
template < typename T1, typename T2 > d&u 7]<yDA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZBJ3VK  
  { -w~(3(  
  return t1 / t2; Q&PB]D{  
} MRs,l'  
} ; $/paEn"  
_88QgThb  
这个工作可以让宏来做: Y\p $SN  
FsY(02  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qg4fR' i  
template < typename T1, typename T2 > \ 72,"Cj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l4 "\) ];  
以后可以直接用 Y208b?=9w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Sdx Y>;  
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 7)J6/('  
(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@>6)  
q{E"pyt36R  
` 8UWE {  
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 x@m<Ym-  
j{;|g%5t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KDD@%E  
class unary_op : public Rettype @rwU 1T33  
  { xGRT"U(  
    Left l; $KX[Zu%  
public : EZib1g&:R/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7~b!4x|Z  
!)c=1EX]"  
template < typename T > ],[)uTZc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -CD\+d  "  
      { ^i'y6J  
      return FuncType::execute(l(t)); 94{)"w]  
    } X V=S )  
FVgMmYU  
    template < typename T1, typename T2 > +9[SVw8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '9J*6uXf.  
      { 6^E`Sa! s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o@/xPo|  
    } w<t,j~ Pr#  
} ; DMd ,8W7a  
q (>c`5  
P+Z\3re  
同样还可以申明一个binary_op "- eZZEl(  
*vnXlV4L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z^# ]#f  
class binary_op : public Rettype ^VI,C|  
  { XlkGjjW#/J  
    Left l; bRPO:lAy  
Right r; =nU/ [T.  
public : h/<=u9J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I4D<WoU;dJ  
[se^.[0,  
template < typename T > p<5!0 2yQ\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } 0M{A+  
      { Y)M8zi>b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T'1gy}  
    } `FJ|W6%  
{Q~7M$  
    template < typename T1, typename T2 > Hm9<fQuM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |nY~ZVTt/  
      { &U"X $aFc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Np2ci~"<.  
    } )X5(#E  
} ; {DBIonY];  
</s,pe79B  
v <Hb-~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z[9UQU~x?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I:$"E% >=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {QQl$ys/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #$'FSy#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fbC~WV#  
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。。。 ;6m;M63z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .Yx_:h=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) ZL_[4 Y  
下面是修改过的unary_op 6y  Wc1  
(oaYF+T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6sB$<#  
class unary_op , 2`~ NPb  
  { H}nJbnU  
Left l; AhxGj+  
  nl n OwyMJ  
public : #w>~u2W  
7[KCWJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CWlW/>yF B  
o\6iq  
template < typename T > 'UfeluMd  
  struct result_1 E5UcZ7  
  { <1@ (ioPH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GGnp Pp  
} ; (V?@?25  
v0@)t&O  
template < typename T1, typename T2 > w sY}JT  
  struct result_2 [uR/M  
  { };S0 G!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ( Uk ,  
} ; n%$ &=-Fk  
8&E}n(XE  
template < typename T1, typename T2 > C6QbBo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _x %1F  
  { FtIa*j^G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p2d\ZgWD=)  
} 4%_M27bu[  
R^8{bP  
template < typename T > X9XI;c;b-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [,g~m9  
  { g1|w?pI1  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3M<!?%v\A  
} ~V+l_ :  
3?E}t*/  
} ; dGkg aC+  
97LpY_sU  
P} r)wAt  
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 D:E9!l'  
好啦,现在才真正完美了。 ,]$A\+m'  
现在在picker里面就可以这么添加了: SY _='9U  
&s VadOBQ  
template < typename Right > K2ewucn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WzlC*iv  
  { I>"Ci(N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A6p`ma $L  
} {a "RXa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &]iKr iG  
C1fyV]  
v?j!&d>  
@8gEH+r  
LwdV3vb#  
十. bind u$\a3yi  
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。 JwP:2-o  
先来分析一下一段例子 &u8z5pls8  
1"]P`SY$r  
wahZK~,EaY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rFu ez$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -s"0/)HD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ijedo/  
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。 GdA.g w  
我们来写个简单的。 /[pqI0sf<A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x$B&L`QV  
对于函数对象类的版本: AHd-  
WS,7dz  
template < typename Func > A 's-'8m  
struct functor_trait nSS=%,?  
  { X")|Uw8Kl/  
typedef typename Func::result_type result_type; Y25uU%6t_  
} ; J8Z0D:5  
对于无参数函数的版本: D>kD1B1  
(tCib 4  
template < typename Ret > hbfq]v*X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M_1;$fWq  
  { xRxy|x[  
typedef Ret result_type; Lj 8<' "U#  
} ; ISNcswN#  
对于单参数函数的版本: ^v :Zo  
aj8Rb&  
template < typename Ret, typename V1 > wNDbHR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ly #_?\bn  
  { AsxD}Nw[Z*  
typedef Ret result_type; o8S"&O ?  
} ; ct n, ]ld  
对于双参数函数的版本: /QxlGfNZ  
r88"#C6E'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .C!vr@@]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f j<H6|3  
  { VmvQvQ/9R  
typedef Ret result_type; 3V;gW%>  
} ; t;O1IMF  
等等。。。 I/uy>*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4Z5#F]OA7  
HEY4$Lf(I  
template < typename Func > |>1hu1  
struct func_return ;YH[G;aJ  
  { A lwtmDa  
template < typename T > ' Q7Y-V  
  struct result_1 {IM! Wb  
  { }Dfwm)]Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <hvRP!~<)  
} ; J;QUPpH Z  
$G !R,eQ  
template < typename T1, typename T2 > 2QUx&u:  
  struct result_2 c:\shAM&  
  { Vxdp|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q=5l4|1  
} ; ?<%=: Yh  
} ; +U8Bln  
V3sL;  
zx%X~U   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M$S]}   
:qj<p3w~}  
template < typename Func, typename aPicker > q,l)I+  
class binder_1 Uems\I0  
  { sqO< J$tz  
Func fn; 7"2b H  
aPicker pk; ?M}S| dsmE  
public : l-)B ivoi  
Q*ju sm  
template < typename T > 9 [Y-M  
  struct result_1 JK)qZ=  
  { b{cU<;G)y.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0b-?q&*_  
} ; p]&j;H.  
wij,N(,H  
template < typename T1, typename T2 > GjT#%GBF  
  struct result_2 FN87^.^2S  
  { MDO$m g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PuCc2'#  
} ; wEEn?  
WFv!Pbq,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,.mBJ SE3  
}iiHr|l3  
template < typename T > ocQWQ   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,/2LY4` 5  
  { `jsEN ;<  
  return fn(pk(t)); ERz;H!pU8  
} z@U} ~TvP  
template < typename T1, typename T2 > M\oVA=d\0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]k%PG-9  
  { wN Wka7P*  
  return fn(pk(t1, t2)); H Sz" tN  
} (?i[jO||B  
} ; FfFak@H  
+l 0g`:  
93Yn`Av;  
一目了然不是么? M"Y0jQ(  
最后实现bind "lVqU  
l|"6yB |  
[M+tB"_  
template < typename Func, typename aPicker > ,T5u'";  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I0 Ia6w9  
  { ?ny =  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uh3) 0.nR  
} xBM>u,0.F  
4_=Ja2v8;`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nWYCh7  
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。 %JL]; 4'  
KtN&,C )lJ  
十一. phoenix w=_Jc8/.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4 J^Q]-Z  
k4\UK#ODe  
for_each(v.begin(), v.end(), 4{na+M  
( S\x=&Rz  
do_ <iLM{@lZvJ  
[ S]>wc yy=n  
  cout << _1 <<   " , " Frm;Ej3?$  
] .qD@ Y3-  
.while_( -- _1), p3x?[ Ww  
cout << var( " \n " ) yi6N-7  
) O<*5$,K9  
); %V_-%/3Z  
2KJ1V+g@a6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `N8 7 h"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5 t{ja  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MZ4c{@Tg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .2:\:H~3  
O1y|v[-BW  
xTV{^=\rS  
template < typename Cond, typename Actor > ]7YNIS  
class do_while c4mh EE-  
  { <=um1P3X  
Cond cd; "MOpsb,  
Actor act; eVz#7vqv   
public : </~ 6f(mg  
template < typename T > c0- ;VZ'  
  struct result_1 d IB }_L  
  { x~DLW1I  
  typedef int result_type; Hh[Tw&J4  
} ; ]!"S+gT*C  
=t0tK}Y+4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7(k^a)~PL  
sfD5!Z9#1  
template < typename T > oOU1{[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pcd *">v  
  { WrGK\Vw[  
  do jA(vTR.`  
    { gBw^,)Q{0Y  
  act(t); '?5j[:QY@  
  } -apXI.  
  while (cd(t)); tD=@SX'Y  
  return   0 ; L=!of{4Z(}  
} NTs7KSgZ  
} ; vp)Vb^K>  
v4vf }.L]  
p.JXS n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z=z%$l  
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。 J >0b1  
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。 9q[;u[A8^  
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。 W[''Cc.  
下面就是产生这个functor的类: !7p}C-RZp  
2b@tj 5  
|F$BvCg  
template < typename Actor > m\u26`M  
class do_while_actor rxZi8w>}  
  { qv2!grp]*W  
Actor act; @E9" Zv-$  
public : PO-"M)M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5p"BD'^:  
Zk-~a r  
template < typename Cond > hlJpElYf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !ku X,*}q  
} ; /8ynvhF#  
QrYa%D+  
eCbf9B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k-LEI}h  
最后,是那个do_   WY  
[j,txe?n  
0DPxW8Y-`  
class do_while_invoker sp9W?IJ 6c  
  { u_O# @eOc  
public : X$?3U!  
template < typename Actor > U7$WiPTNL9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r4}*l7Q  
  { %ati7{2!  
  return do_while_actor < Actor > (act); .giz=* q+  
} . )XP\ m\  
} do_; @I3eK^#|P  
GRqT-/n"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 77 r(*.O|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vG.9 H_&  
最后来说说怎么处理break和continue N#xG3zZl|N  
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。 ^_+XDO  
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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