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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m"T}em#   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f S[-K?K  
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, rlaeqG  
Wqkzj^;"G  
/Kd7# @  
kU+|QBA@  
  class filler 0-uw3U<  
  { }jUsv8`}8R  
public : tYXE$ i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l>MDCqV  
} ; \ )=WA!  
)S 7+y6f&*  
FpiTQC7d  
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: x9,jXd  
5Yhcnwdm!  
P`ou:M{8  
a%e`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {nbT$3=Zt  
4Wp5[(bg  
fz\Q>u'T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *68 TTBq(  
#]x3(}3W  
d)e mTXB(  
+rJ6DZ  
二. 战前分析 +4.s4&f)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PR Mg6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `XhH{*Q"X  
!uQT4< g  
Bz<hP*.O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SfnQW}RGI  
  /* --------------------------------------------- */ ly-(F2  
vector < int *> vp( 10 ); 2}A)5P*K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +bS\iw+  
/* --------------------------------------------- */ bDM},(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CtXbAcN2B  
/* --------------------------------------------- */ 7-``J#9=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )"S%'myj  
  /* --------------------------------------------- */ B=!!R]dxA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g#=<;X2  
/* --------------------------------------------- */ :YI5O/gsk?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hhze5_$_  
SHX`/  
^o{{kju  
 yf:Vhr  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1EXT^2!D  
1._1, _2是什么? H-PVV&r   
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。 M bWby'  
2._1 = 1是在做什么? &{V|%u}v  
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。 E{<#h9=>  
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。 } Bf@69  
DjM*U52Yfj  
. vb##D  
三. 动工 +6#$6hG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nvgi&iBh8  
hOwb   
w$:\!FImx  
^eh.Iml'@  
template < typename T > WT'-.UX m  
class assignment k( :Bl  
  { 1.du#w  
T value; ?6CLUu|7n  
public : &DWSf`:Hx  
assignment( const T & v) : value(v) {} itYoR-XJ  
template < typename T2 > a;xeHbE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @Chl>s  
} ; 2Mt$Dah  
{Dpsr` &  
^I!Z)/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UjI./"]O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p(n0(}eVC'  
EHwb?{  
1kvX#h&V  
ESCN/ocV  
  class holder uOA/r@7I}S  
  { 8J3#(aBm  
public : |Q /LC0?  
template < typename T > CtCReH03  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 28"1ONs 3  
  { ;\7`G!q  
  return assignment < T > (t); #&'S-XE+  
} 4;6"I2;zfG  
} ; *:CTIV5N0  
)Z:-qH  
tx5bmF;b)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rN&fFI  
! V.]mI  
  static holder _1; }ppApJT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HIc;Lc8$  
aH"d~Y^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?ES{t4"  
而不用手动写一个函数对象。 vFe=AY<Rt|  
E:9RskI  
a?y ucA  
wo&IVy@s$  
四. 问题分析 K}cZK  
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。 cIO/8D#zU  
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。 zu}uW,XH-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K>'4^W5d,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N6[Z*5efR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lz`\Q6rZ  
>J9Qr#=H2  
五. 问题1:一致性 \*MZ 1Q*x  
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?| ]4t1dVD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sqp91[,  
c^_+<C-F  
struct holder !S<p"   
  { yFAUD ro  
  // <\~@l^lU  
  template < typename T > (1=@.srAzK  
T &   operator ()( const T & r) const Zdrniae ah  
  { MTwzL<@$  
  return (T & )r; 9+(b7L   
} i{}m 8K)  
} ; "'DPb%o  
6<z#*`U1  
这样的话assignment也必须相应改动: tuH#Cy  
C,ldi"|  
template < typename Left, typename Right > &(< Gr0  
class assignment G$)q% b;Lz  
  { h/5V~ :)  
Left l; iu=@ h>C  
Right r; JSFNn]z2P  
public : qW3XA$g|j'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y@}WxSK*0  
template < typename T2 > Urw =a$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |s#,^SJ0  
} ; >]B_+r0m^  
&|IO+'_  
同时,holder的operator=也需要改动: N/C$8D34  
/?>W\bP<  
template < typename T > jz3f{~   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2n"-~'3\  
  { XcbEh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e0C_ NFS+  
} # - L<  
 v?d`fd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9AWP` ~l`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6Po {tKU  
(R s;+S  
return l(rhs) = r; uKY1AC__  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nn0j}ZI)1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _+Z;pt$C  
4U$M0 =  
template < typename Tp > \"I418T K  
class constant_t vqF=kB"P  
  { ]:#W$9,WL  
  const Tp t; uC]c`Ue  
public : >y!R}`&0^t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B<|Vm.D  
template < typename T > OgK' ~j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B_@p@6z  
  { ,7d#t4  
  return t; `OZiN;*|  
} 3#uc+$[  
} ; |@B|o-  
VYK%0S9yH[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M?m@o1\;W  
下面就可以修改holder的operator=了 V\c`O  
 l:a#B  
template < typename T > l?X)]1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const do.XMdit  
  { Qdy/KL1]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fG@]G9Z  
} M"Y ,kA|+  
;b|=osyT\  
同时也要修改assignment的operator() T0o0_R  
CQ{pv3)  
template < typename T2 > O^~nf%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f?QP(+M5.  
现在代码看起来就很一致了。 FbCuXS=+`  
7a4Z~r27/  
六. 问题2:链式操作 #8WHIDS>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Jg&f.  
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。 (s51GRC  
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。 /RF&@NJE5  
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。 ?%T]V+40  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,W$&OD  
/i"1e:cK  
template < typename T > `@&WELFv{  
struct result_1 ) '/xNR  
  { i2 )$%M&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S`h yRw  
} ; ~T=a]V  
S<I9`k G  
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: t&o&gb  
!#4b#l(e6  
template < typename T > ^ b{~]I  
struct   ref .sZ"|j9m  
  { cmp@Ow"c  
typedef T & reference; ;YrmT9Jx6  
} ; /vLW{%  
template < typename T > C5TC@w1*  
struct   ref < T &> Hr(%y&0  
  { }(#;{_  
typedef T & reference; o}L\b,])  
} ; F{eI[A  
`Js"*[z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xeRoif\4c  
K*tomy  
template < typename T > CeUC[cUQU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const we33GMxHl`  
  { qKI)*o062  
  return l(t) = r(t); nz/cs n  
} 1+Q@RiW  
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。 \[]4rXZN0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4@9xq<<5  
,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 oUL4l=dj.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @lCyH(c%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ime"}*9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Eu[/* t+l  
最后的布局是: $OaxetPH  
                Add dlioaYc  
              /   \ Z)<lPg!YAR  
            Divide   5 }(9ZME<(  
            /   \ ^(Wu$\SA  
          _1     3 Am"&ApK  
似乎一切都解决了?不。 +?6@%mW'  
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。 #1p\\Av  
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'~-5  
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: |Zdl[|kX  
ZQ_AqzT3D  
template < typename Right > JD]uDuE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A(+%DZ  
Right & rt) const IJDE{)  
  { &W*^&0AV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =OFx4#6a  
} D"&Sd@a{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HbJ^L:/  
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。 kG`&Z9P  
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。 %RzCJxT  
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。 m%s:4Z%=  
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。 wJh/tb=$o  
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? _7'5IA  
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: `7R-2 w<b?  
U|x#'jGo'  
template < class Action > ]D,\(|  
class picker : public Action xL"O~jTS  
  { ;*WG9Y(W  
public : 6i%X f i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \;JZt[  
  // all the operator overloaded \jx3Fs:Q  
} ; ]88qjKL  
~yJJ00%  
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。 aP#/%  
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: pj7v{H+  
e0hY   
template < typename Right > I moxg+u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I{=Yuc  
  { m~uT8R#$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d0;?GQYn:  
} JX{_,2*$  
nkf7Fq}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'c# }^@G  
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。 |#'n VN.;  
?$l|];m)-  
template < typename T >   struct picker_maker rR 86D  
  { D"%>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Sb(OG 6  
} ; Hz)i.AA 4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ij;P5OA  
  { $m A2 AI  
typedef picker < T > result; Z B`d&!W>  
} ; /aIGq/;Y+a  
&xUD (  
下面总的结构就有了: I&31jn_o /  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gtePo[ZH.P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b'Km-'MtH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9Vo*AK'&U  
至此链式操作完美实现。 dqs~K7O^E  
u@CQ+pnf:(  
Hq!|r8@6  
七. 问题3 2_y]MXG+%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e~d=e3mBp  
FRQ0t!b<M1  
template < typename T1, typename T2 > gY8$Rk %  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P-3f51Q  
  { Eku  9u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _^NyLI%  
} Z&U:KrFH  
ex6R=97uA  
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: ;S '?l0  
W"GW[~ h  
template < typename T1, typename T2 > Q$v00z]f*  
struct result_2 `j(._`8%a  
  { ft$RF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~UZ3 lN\E  
} ; .Z  67  
(zsv!U  
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? IWq#W(yM  
这个差事就留给了holder自己。 sRA2O/yKCE  
    ;81,1 Ie<~  
E6Z kO/  
template < int Order > Kk6=61}A  
class holder; X6r0+D5AvB  
template <> o~)o/(>ox  
class holder < 1 > @uldD"MJ<]  
  { 1P*hC<  
public : )*>wa%[-q  
template < typename T > b5LToy:  
  struct result_1 &i(Ip'r  
  { &29jg_'W  
  typedef T & result; V5z2.} 'o-  
} ; U/^#nU.,  
template < typename T1, typename T2 > )Wr_*>xj  
  struct result_2 }b&lHr'Uw  
  { Z|%h-~  
  typedef T1 & result; XFvl  
} ; YnRO>`  
template < typename T > V< W;[#"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xt<1b  
  { k#Sr;"  
  return (T & )r; gS5MoW1  
} N=KtW?C  
template < typename T1, typename T2 > 7I XWv-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $Gv@lZ@=  
  { $R/@8qnP W  
  return (T1 & )r1; Cl<!S`  
} {pIh/0  
} ; <1l%|   
ou<3}g  
template <> :5,~CtF5 `  
class holder < 2 > #Az#_0=  
  { k`8O/J  
public : QQ.?A(U7  
template < typename T > Q_0+N3  
  struct result_1 z7bJV/f  
  { E 6TeZ%g  
  typedef T & result; R+Hu?Dv&F  
} ; < -`.u`  
template < typename T1, typename T2 > .i RKuBM/  
  struct result_2 ]EX6Y  
  { J 7R(X  
  typedef T2 & result; $lJcC |*  
} ; z/ 1$G"  
template < typename T > i *.Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v"o"W[  
  { Y0a[Lb0  
  return (T & )r; dgkS5Q$/  
} )OV0YfO   
template < typename T1, typename T2 > ~~OFymQ%?q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z)`)9]*  
  { OB(o OPH  
  return (T2 & )r2; = UH3.  
} 8~C_ng-wn  
} ; "=Br&FN{|  
6e+'Y"v  
7EE{*}?0E  
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> >。 d2`g,~d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^~YT<cJ1h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *vD.\e~  
$ZBYOA  
return l(i, j) = r(i, j); 5[ zN M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &W@2n&U.q  
gm-[x5O"  
  return ( int & )i; 2IJK0w@  
  return ( int & )j; ^?VQ$o2  
最后执行i = j; Jbu2y'zE  
可见,参数被正确的选择了。 9=>fx  
uAn}qrqE9  
}<04\t?  
YZg#H) w%  
' k,2*.A  
八. 中期总结 f jx`|MJ  
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: I%3[aBz4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R/hI XO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,;`f* #  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K;R H,o1  
8<6H2~5<  
j7~FR{: j  
?_NKyiu95  
%!<Y  
>pv.,cj  
九. 简化 vF27+/2+R  
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。 BX >L7n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;g|Vt}a&4  
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: npdljLN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1t  R^  
  +-*/&|^等 ^m qEKy<  
2. 返回引用。 'FErk~}/4s  
  =,各种复合赋值等 y}?|+/ dN  
3. 返回固定类型。 T`&zQQ6F'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;k<dp7^  
4. 原样返回。 bKQho31a'  
  operator, [4z,hob  
5. 返回解引用的类型。 2*: q$c  
  operator*(单目) en<~_|J  
6. 返回地址。 "_{NdV|a  
  operator&(单目) r_T)| ||v  
7. 下表访问返回类型。 aFnel8  
  operator[] $^]K611w9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2Rk}ovtD[  
  operator<<和operator>> s4|\cY`b-  
GK@OdurAR  
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。 MEDh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }Hg G<.H>  
q/i2o[f'n  
template < typename Left > 6D;N.wDZ  
struct value_return 4 PK}lc  
  { #D`@G8~(  
template < typename T > owAO&"C  
  struct result_1 um2a#6uo  
  { xcB\Y:   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iGyetFqKw  
} ; ~7]V^tG  
lTx_E#^s  
template < typename T1, typename T2 > *6Wiq5M>.  
  struct result_2 B~Sj#(WEa  
  { S6~y!J6Ok4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o@:"3s  
} ; fQ<sq0' e\  
} ; }icCp)b>v  
yM_/_V|G  
 TGCB=e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aacy5E  
78& |^sq  
下面我们来剥离functor中的operator() ) c@gRb~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &W<7!U:2m  
gQnr.  
return l(t) op r(t)  E]V, @  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OH`a3E{e  
return op l(t) Rh=" <'d  
return op l(t1, t2) y=3 dGOFB  
return l(t) op  }k^uup*{  
return l(t1, t2) op 8`4M4" lj  
return l(t)[r(t)] !cW rB9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :qzg?\(  
$WA wMS,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }lZEdF9GhG  
单目: return f(l(t), r(t)); CoN[Yf3\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "HOZ2_(o  
双目: return f(l(t)); (J:+'u  
return f(l(t1, t2)); AWO)]rM  
下面就是f的实现,以operator/为例 i ;FKnK  
(.J/Ql0Y  
struct meta_divide T7[@ lMa?  
  { :5YIoC  
template < typename T1, typename T2 > yV^Yp=f_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eg[EFI.h  
  { *!5CL'  
  return t1 / t2; q;{(o2g  
} so-5%S  
} ; aV;|2}q "  
pbMANZU[  
这个工作可以让宏来做: 15:9JVH3D  
85<k'>~L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +){^HC\7h  
template < typename T1, typename T2 > \ /}:{(Go  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L%/RD2L D  
以后可以直接用 Q'<AV1<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) , ZsZzZ#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6H#: rM  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FXCBX:LnvU  
x ;DoQx  
O&Y;/$w  
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  9q;O`&  
)*KMU?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \@j3/!=,n%  
class unary_op : public Rettype =ZARJ40L  
  { gL wNHS  
    Left l; ,Q8h#0z r  
public : ]Ai!G7s8P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fH_Xm :%  
@<p9 O0  
template < typename T > "(E%JAwZ^W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?D=%k8)Y  
      { S!~p/bB[+I  
      return FuncType::execute(l(t)); FVoKNaK-  
    } z&A# d  
?*U:=|  
    template < typename T1, typename T2 > g7]g0*gxXW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2}#VB;B  
      { 9h^TOZK)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VD2o#.7*eu  
    } (7}Zh|@W  
} ; 4yRX{Bl|  
9B1bq#  
~ePtK~,dv  
同样还可以申明一个binary_op ~ouRDO  
2rX}A3%9^^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $ 4A!Y  
class binary_op : public Rettype wEbO|S+K1  
  { _1HEGX\  
    Left l; coc :$Sr%  
Right r; ~DK=&hCd!  
public : uBBW2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d Y]i AJ  
&Zm1(k6&K  
template < typename T > %{";RfSVX%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w'!J   
      { yg@}j   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >U') ICD~  
    } t)*A#  
+8V |  
    template < typename T1, typename T2 > 1 ,4V8gp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ix|^c268o<  
      { .1?7)k v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JWs?az  
    } WevXQ-eKm  
} ; =J&aN1Hgt  
O7tL,)Vv  
D z5(v1I9A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >{kPa|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G@]|/kN1y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'O]Ja-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 THmX=K4=?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0F<O \  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [lC*|4t&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dn?P~%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [N/[7Q/y  
下面是修改过的unary_op uj-q@IKe  
O>Nop5#o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7 '@l?u/6  
class unary_op zSYWNmj&  
  { 1b'1vp  
Left l; 9zkR)C  
  jBEt!Azur  
public : <)]B$~(a  
:!1B6Mc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >=2nAv/(  
h@z(yB j:0  
template < typename T > A]{8 =  
  struct result_1 sDCa&"6+@  
  { ~`MGXd"o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m4n J9<-  
} ; h.QKbbDj  
zu}h3n5  
template < typename T1, typename T2 > 3yXF| yV  
  struct result_2 sf?D4UdIH  
  { S{z%Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'W$jHs  
} ; [ WZ<d^L  
C|W_j&S65  
template < typename T1, typename T2 > lV$U!v: b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (J<@e!@NE  
  { H U$:x"AW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?i(Tc!  
} $K,rVTU  
!hF b <  
template < typename T > Ajq;\- :  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rg_-gZl8&z  
  { ; ZL<7tLDb  
  return OpClass::execute(lt(t)); Cz?N[dhh  
} "a`0s_F,^  
Gr?"okaA  
} ; uiE9#G  
v>)[NAY9  
.rG Rdb  
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 [4Glt>Nj>  
好啦,现在才真正完美了。 VuJth  
现在在picker里面就可以这么添加了: tJ.LPgfZ  
Y: KB"H  
template < typename Right > V>A@Sw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k'%c|kx8U  
  { :'Imz   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 52l|  
} Q-O:L  
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。 >eAlz 4  
B Ibcm,YQ  
q'+XTal  
@/anJrt  
0gO2^m)W  
十. bind $hndb+6q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *M+:GH/5  
先来分析一下一段例子 z ;y2 2  
0>Ki([3  
Q`AJR$L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dWD9YIYf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;c:vz F~Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \RMYaI^+;  
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。 l+R-lsj  
我们来写个简单的。 s;8J= \9W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i0p"q p  
对于函数对象类的版本: @%ChPjN  
NqhRJa63  
template < typename Func > \+Qx}bS{  
struct functor_trait OYG8%L  
  { (.%:Q0i1  
typedef typename Func::result_type result_type; 1#]tCi`  
} ; RU_=VB %  
对于无参数函数的版本: [^ 7^&/0  
nF A7@hsm  
template < typename Ret > QE< 63|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JsfbY^wz  
  { v[m/>l2[P  
typedef Ret result_type; 6prN,*k5  
} ; JWMIZ{/M  
对于单参数函数的版本:  `9S<E  
m>zUwGYEu  
template < typename Ret, typename V1 > a5Xr"-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z?j~ 2K<4  
  { l4R:_Z<  
typedef Ret result_type; ;EL!TzL:8  
} ; nV:.-JR  
对于双参数函数的版本: \vFkhm  
Q9%N>h9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CmJ*oXyi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TrkoLJmB  
  { : ]CZS  
typedef Ret result_type; ^U~YG=!ww  
} ; nfrC@Av  
等等。。。 #Y`U8n2F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3@ay9!Xq  
%@H;6   
template < typename Func > A[oi?.D  
struct func_return ub,Sj{Mq"  
  {  &h4(lM  
template < typename T > tV# x{DN  
  struct result_1 'ky'GzX,  
  { mKxQ U0`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -fG;`N5U  
} ; lD !^MqK  
~2rZL  
template < typename T1, typename T2 > 5p=T*Y  
  struct result_2 :j?Lil%R  
  { W J^r~*r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v>7=T 8  
} ; #G9S[J=xe  
} ; nW{7L  
,pf<"^li  
zbi[r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3&3S*1b-H  
'y;[ fwo7  
template < typename Func, typename aPicker > ZIpL4y =_  
class binder_1 M@s2T|bQw  
  { HRPTP+  
Func fn; e:!&y\'"9  
aPicker pk; 3}LTEsdM  
public : 9Z rWG  
;wTl#\|w0  
template < typename T > =wI ,H@  
  struct result_1 Wl::tgU  
  { jk 9K>4W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Pw; ;#\B  
} ; 0P%(4t$pd  
.xCO_7Rd  
template < typename T1, typename T2 > d t0?4 d  
  struct result_2 }2V|B4  
  { Ojie.+'SB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0'z$"(6D  
} ; 2x3&o|J  
rDUNA@r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'S@C,x%2,  
5XA6IL|/l  
template < typename T > ~i6tc d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 P=1+2V  
  { nmS3  
  return fn(pk(t)); 6D3fkvc Z  
} IqcPml{\  
template < typename T1, typename T2 > c%Kv"Z%f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QfT&y &  
  { +a nNpy  
  return fn(pk(t1, t2)); }c%QF  
} ##1[/D(  
} ; j4+hWalm  
QjF.U8  
p24sWDf  
一目了然不是么? Yz\z Qj  
最后实现bind { S4?L8  
MDl  
 V:F)m!   
template < typename Func, typename aPicker > {u3^#kF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hY/SR'8  
  { "2N3L8?k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ) dwPD  
} C&Ow*~  
/|`;|0/2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZMy7z|  
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。 V5qvH"^  
s1:UCv-%  
十一. phoenix +cQ4u4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rsOon2|  
I zM=?,`  
for_each(v.begin(), v.end(), E/Eny 5  
( W446;)?5  
do_ :7@"EW  
[ Yg<o 9x$  
  cout << _1 <<   " , " dkLc"$( O  
] Pm#B'N#*N|  
.while_( -- _1), dxUq5`#G,  
cout << var( " \n " ) ShF ][v1L  
) -`&4>\o2Lx  
); P/,7CfyPd  
LN" bGe  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ov*zQP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v^HDR 3I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 no)Spo'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >p}d:t/  
KFCuv15w,3  
_ZC4O&fL  
template < typename Cond, typename Actor > .G?7t6A  
class do_while -TjYQ  
  { :-Ho5DHg  
Cond cd; ubj ~ULA  
Actor act; 2fFNJ  
public : B`T|M$Ug  
template < typename T > 'g|%Ro/  
  struct result_1 DTl M}  
  { )wCA8  
  typedef int result_type; tA3]6SIK@  
} ; 0A9x9l9Wd  
3k5Mty  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~ AS2$  
va95/(  
template < typename T > 9K Ih}Q@P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const de[c3!#1d  
  { *<Fz1~%*  
  do ]Qkto4DQ5  
    { ryW1OV6?_0  
  act(t); `(_cR@\  
  } jt S+y)2  
  while (cd(t)); c<y.Y0  
  return   0 ; {5#P1jlT  
} Olj]A]v}  
} ; ]6pxd \Q  
wI1[I  
{YcVeCq+N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oZA|IF8U0  
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。 /21d%T:}  
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。 9RE{,mos2v  
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。 LJc w->  
下面就是产生这个functor的类: 7B"J x^  
wTf0O@``6H  
Mpk^e_9`<  
template < typename Actor > ^R,5T}J.  
class do_while_actor &M6)-V4  
  { ,au64sH  
Actor act; vk5pnCM^3  
public : OV7vwj/-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ojs&W]r0Z  
8!VjXj"  
template < typename Cond > "f!*%SR: 1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d;m Q=k 1  
} ; @7u4v%,wB  
"2HRuqf  
@Sq=#f/=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]N!SG@X+  
最后,是那个do_ )@]-bPnv  
@tEVgyN  
nd3]&occ  
class do_while_invoker i#kRVua/  
  { w?jmi~6  
public : 'x+0 yd  
template < typename Actor > 6|T{BOW!d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2O<S ig=  
  { z9w@-])  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Mu-c:1  
} *VHBTO9  
} do_; @h>#cwhU  
f910drg7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xBgf)'W_Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vbDw2  
最后来说说怎么处理break和continue lmH!I )5  
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。 ~gI%   
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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