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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e8~62O^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ma`   
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, S(g<<Te  
F'V +2,.  
^ I{R[O'8  
9s;!iDFn  
  class filler 7i-W*Mb:  
  { xm<5S;E5U4  
public : }Q{ =:X9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H3 A]m~=3  
} ; *eJhd w*  
~ERRp3Ee ?  
oiTMP`Y  
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: hO+O0=$}wN  
D{,[\^c  
/tId#/Y  
J[<D/WIH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OH-~  
H3p4,Y}'#  
tj"v0u?zW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )rs|=M=Xk  
bMK#^ZoH  
4e(9@OLP  
!T#8N7J>  
二. 战前分析 `&|l;zsS  
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。 yZj}EBa  
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 @w#gRQCl  
< tu[cA>  
'y+bx?3Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J^s<x#C  
  /* --------------------------------------------- */ :oon}_MdRd  
vector < int *> vp( 10 ); |mQtjo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {E3<GeHw4  
/* --------------------------------------------- */ f}9PEpa,Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '1kj:Np  
/* --------------------------------------------- */ FkJ>]k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NU)`js  
  /* --------------------------------------------- */ U'h[ {ek  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T ,O<LFv  
/* --------------------------------------------- */ 9GtVI^]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [c KI0  
%_j?<h&  
7&RJDa:a7T  
>F\rBc&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~-`BSR  
1._1, _2是什么? "zeJ4f  
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。 O=#/DM;  
2._1 = 1是在做什么? a' >$88tl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3"^)bGe  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]UCk_zWsn1  
<R`,zE@t'(  
u\1Wkxj  
三. 动工 %<ptkZK#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mtWx ?x  
f_5R!;  
r"u(!~R  
.X<"pd*@e  
template < typename T > RZ/+ K=  
class assignment V=l Q}sBY  
  { O275AxaN  
T value; ;@ll  
public : N5w]2xz!  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6ImV5^l  
template < typename T2 > C!/8e (!N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iz  GaV[  
} ; wkZ2Y-#='  
/P8eI3R  
A]SB c2   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H'= i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E~Up\f  
c;|&>Fp  
4KSP81}/\  
9 <kkzy  
  class holder / =Uv  
  { c;~Llj P  
public : RY/ Z~]  
template < typename T > %`T^qh_dE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H;7H6fyZ  
  { 'xrbg]b%  
  return assignment < T > (t); .&yWHdQC:  
} wmcp`8w.  
} ; 7quwc'!  
P2:Q+j:PX  
n,Mw# r?y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J>|:T  
wgR@M[]o;  
  static holder _1; CL}I:/zRB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @ H`QLm  
x]J-q5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e/% ;  
而不用手动写一个函数对象。 /h.3<HI."*  
(b 2^d  
D>x'3WYR  
S~(VcC$K  
四. 问题分析 <ZvPtW  
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。 !RUo:b+  
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。 \utH*;J|x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z?_}+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nPIR 1Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !/(}meZj  
n]{}C.C=  
五. 问题1:一致性 yExyx?j.  
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?| /sC[5G%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YIk6:W{  
? A#z~;X@  
struct holder b!HFv;^N  
  {  p|8Fl  
  // ?d#(ian  
  template < typename T > Mc3h  R0  
T &   operator ()( const T & r) const ~u`! Gi  
  { v%7JZ<I'A  
  return (T & )r; ;Wh[q*A  
} %mv x}xV  
} ; R]s jG <  
h=y(2xA  
这样的话assignment也必须相应改动: b2f2WY |z>  
K~%5iVO~\  
template < typename Left, typename Right > WIl S^?5I<  
class assignment xENA:j?kF  
  { ~4` ec   
Left l; XBt0Ez  
Right r; R#bV/7Ol  
public : G8-d%O p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 128 rly  
template < typename T2 >  !3M!p&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (y4Eq*n%!  
} ; e/D\7Pf  
,^66`C[G  
同时,holder的operator=也需要改动: 4qR Q,g{$T  
! m5\w>  
template < typename T > |Qq'_4:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2qR@: ^  
  { 62'0)Cy^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }33Au-%*  
} s_?* R  
-* j;  
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。 $4) g uG)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z{)|w=  
au~gJW-  
return l(rhs) = r; ]V\ g$@  
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。 n{* [Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p)] ^>-L  
6UP3Ij  
template < typename Tp > TU6EE  
class constant_t *Y>'v%  
  { "d*  
  const Tp t; |EU08b]P29  
public : KDzIarC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]qQB+]WN  
template < typename T > IiU|@f~k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $>`8'I  
  { z`6KX93  
  return t; #Z5~a9rO  
} bJvRQrj*3  
} ; }Q*ec/^{f  
h<jIg$rA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `Q[$R&\  
下面就可以修改holder的operator=了 eVJL|uI|  
^ B]t4N2i  
template < typename T > *V+fRN4 W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )v.FAV:  
  { ttxOP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7wiu%zfa:=  
} EkPSG&6RZ  
z(` kWF1<  
同时也要修改assignment的operator() }\*|b@)]  
F U%b"gP^  
template < typename T2 > 06r cW `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7X"cu6%\  
现在代码看起来就很一致了。 e hGC N=  
^^mi@&ApLD  
六. 问题2:链式操作 Y"U&3e,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &'j77tqOk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 n$K_KU v  
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。 nfR5W~%*:  
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。 *0tNun 5=3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LPClE5  
:\XD.n-n  
template < typename T > }s9J+m  
struct result_1 p<NgT1"{  
  { /vU31_eZt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^|2qD: ;  
} ; 0 $r{h}[^c  
G{9y`;  
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 `oP;  
6C=.8eP  
template < typename T > <7+.5iB3  
struct   ref ?6gI8K6X  
  { [DviN  
typedef T & reference; /6fsh7 \  
} ; U/;Vge8{  
template < typename T > N[%IrN3  
struct   ref < T &> :/08}!_:  
  { o>h>#!e  
typedef T & reference; v,! u{QP  
} ; =>Efrma  
\hVFK6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K} @q+  
m"5gzH  
template < typename T > 7>TG ]&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [?A0{#5)8x  
  { 8^~]Ym:  
  return l(t) = r(t); gvX7+F=}B  
} /T0|<r!c  
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。 9 (Z)c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BC3I{Y |  
. Hw^Nx  
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 @W8RAS~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _[V 6s#Wk3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fjf\/%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pAYuOk9n  
最后的布局是: ;)*Drk*t,  
                Add v "07H  
              /   \ o{/D:B  
            Divide   5 i=+ "[h^  
            /   \ S; >_9  
          _1     3 @YRBZ6FH  
似乎一切都解决了?不。 Cs<d\"+  
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。 S&yCclM  
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。 rTcH~s D`  
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: +aMPwTF:3  
Y0DBkg  
template < typename Right > aV1(DZ83  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @jfd.? RK!  
Right & rt) const   ~*RNJ  
  { 9 ItsK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |&7l*j(\  
} crUXpD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 I,-1o|s  
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。 sXAXHZ{  
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。 $?7}4u,  
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。 E/ Pa0.  
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。 \ /o`CV{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? jl@xcs]#  
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: ?>e-6*.  
N( Cfv3{  
template < class Action > <~]s+"oVc  
class picker : public Action qT(j%F  
  { .Sm7na K  
public : s i C/k*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w zF"^CJ  
  // all the operator overloaded Pr" 2d\  
} ; /P320[B}m&  
Rgg(rF=K6  
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。 ]R( =)  
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: +~ HL"Vv  
"gYn$4|R7*  
template < typename Right > }oU0J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rB-&'#3%  
  { 1aKY+4/G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?EdF&^[3rD  
} VCtj8hKDr  
E` BL3+kQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \G2&   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 XK>B mq/]  
sdrALl;w|  
template < typename T >   struct picker_maker 7aS`S F  
  { c<|;<8ew  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [+UF]m%W  
} ; SD |5v*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 46sV\In>?  
  { re:=fC:t5A  
typedef picker < T > result; B\`4TU}kE  
} ; ]F P(,:Yw  
j8P=8w{  
下面总的结构就有了: z^bv)u  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z)?B5FF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X&b)E0]pR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ny\p$v "p  
至此链式操作完美实现。 n'>`2 s  
;.+sz(:hm  
B E!HM{-  
七. 问题3 v25]}9/C  
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。 [7 oU =  
[_q3 02  
template < typename T1, typename T2 > \b6H4aQii  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {FNmYneh?6  
  { UU~S{!*+L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7b7@"Zw*  
} hV_bm@f/y  
VXX7Y? !  
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: 0ZcvpR?G  
zT4SI'r?f  
template < typename T1, typename T2 > u 6A!Sw  
struct result_2 k /srT<  
  { j6}/pe*;;T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F/}(FG<'>I  
} ; t*KgCk1  
/r2*le (H  
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? <a_ytSoG1  
这个差事就留给了holder自己。 :Aq==N_/2  
    l7vU{Fd-h^  
@~1}n/  
template < int Order > J?DJA2o  
class holder; JlaT -j  
template <> RX\l4H5;  
class holder < 1 > UB8TrYra  
  { Y;I>rC (  
public : ,Nk{AiiN  
template < typename T > rY:A LA  
  struct result_1 vQ_D%f4;  
  { j t6q8  
  typedef T & result; -ufO,tJRLL  
} ; ibj3i7G?  
template < typename T1, typename T2 > ZIr&_x#e  
  struct result_2 =" Sb>_  
  { |A/)b78'u  
  typedef T1 & result; "j*{7FBqk  
} ; 552yzn1  
template < typename T > .z6"(?~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I}hY @  
  { ~k[mowz0  
  return (T & )r; ZNN^  
} xhTiOt6l  
template < typename T1, typename T2 > ]38{du  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :GBM`f@  
  { ;D>*Pzj  
  return (T1 & )r1; }bA@QEJ  
} *Y\C5L ]  
} ; [G#PK5C  
L5{DWm~@  
template <> kaG@T,pH(  
class holder < 2 > WETnrA"N  
  { Y Z.? k4>  
public : A^3M~  
template < typename T > %K/zVYGm&  
  struct result_1 Rv=rO|&]  
  { At$[&%}  
  typedef T & result; dd6m/3uUW  
} ; +_"AF|  
template < typename T1, typename T2 > ,)beK*Iw  
  struct result_2 Wm#F~<$  
  { _Gb O>'kE  
  typedef T2 & result; /UP1*L  
} ; g*-%.fNA  
template < typename T > *^=zQ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T P#Hq  
  { cy{ ado2  
  return (T & )r; ^0T DaZDLp  
} d(!g9H  
template < typename T1, typename T2 > -qNun3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 79MF;>=tV  
  { -Ed<Kl  
  return (T2 & )r2; >Y 8\I  
} gF53[\w^v  
} ; EH~t<  
&cuDGo.  
=4_Er{AT  
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> >。 qC:QY6g$N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SpJIEw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HpGI\s  
efUa[XO  
return l(i, j) = r(i, j); a]4h5kJ';  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yq<mE(hS?  
3 z~d7J  
  return ( int & )i; -)E nr6  
  return ( int & )j; al@Hr*'  
最后执行i = j; )1iqM]~;B  
可见,参数被正确的选择了。 e?yrx6  
J2avt  
pr.+r?la]  
O;83A  
W:S?_JM  
八. 中期总结 8D:0Vhx\I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V*j1[d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <; P40jDL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zp qb0ro  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \6L,jSoBl  
L{F[>^1Sb  
{({Rb$  
H_vGa!_  
$az9Fmta  
M"!{Dx~  
九. 简化 Z3qr2/  
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。 3](At%ss  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p:?h)'bA<  
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: 6.6;oa4j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q$58 K9  
  +-*/&|^等 @Pb%dS  
2. 返回引用。 U%V4@iz~\m  
  =,各种复合赋值等 &1Cif$Y4w  
3. 返回固定类型。 PTP0 _|K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) . ytxe!O  
4. 原样返回。 JsK_q9]$e  
  operator, )z!#8s  
5. 返回解引用的类型。 Dj9ecV`  
  operator*(单目) <TEDqQ  
6. 返回地址。 ]Wg&r Y0  
  operator&(单目) 2ut)m\)/)  
7. 下表访问返回类型。 E++3GagdiD  
  operator[] L2> )HG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1qm _Qs&  
  operator<<和operator>> Y. KJP ?  
'4)4*3z,  
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。 <[A;i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @d_9NOmNT  
->r udRQ  
template < typename Left > -7u_\XFk  
struct value_return &xE+PfX  
  { 4Ul*`/d  
template < typename T > 0w!:YB,}  
  struct result_1 Q`!<2i;  
  { ge|Cv v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'k9 Qd:a}  
} ; ks7id[~&iY  
b&P2VqYgl  
template < typename T1, typename T2 > 2Q)pT$  
  struct result_2 R47tg&k6[  
  { chXTFLC~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KvmXRf*z  
} ; 6yK"g7  
} ; [/Xc},HbMe  
q DPl( WXb  
8V@\$4@b!#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HY,VJxR[  
Xu& v3Y~k  
下面我们来剥离functor中的operator() C j:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TGzs|-  
DAQozhP8  
return l(t) op r(t) ,:pKNWY)Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xM13OoU  
return op l(t) CO{AC~  
return op l(t1, t2) @vPGkM#oW  
return l(t) op jBU!xCO  
return l(t1, t2) op %h}3}p#4  
return l(t)[r(t)] MrhJk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &24>9  
4 IXa[xAm  
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: $j&2bO 5M  
单目: return f(l(t), r(t)); lB(P+yY,/'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eb7~\|9l1i  
双目: return f(l(t)); {jo"@&2S  
return f(l(t1, t2)); gsVm)mkd  
下面就是f的实现,以operator/为例 -z'6.I cO  
UQ~gjnb[c  
struct meta_divide [Y8ot-6  
  { /OeOL3Y  
template < typename T1, typename T2 > YLid2aF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zfK3$|  
  { e89IT*  
  return t1 / t2; z6'l" D'h  
} p1fy)K2{,j  
} ; A2"$B\j1  
Jqqt@5Ni  
这个工作可以让宏来做: 5mg] su&#  
g&d tOjM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @.l?V6g9T  
template < typename T1, typename T2 > \ ,e+S7 YX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6]Ri$V&"  
以后可以直接用 (z^9 87G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7jYW3  
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 gkld}t*U  
(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。。。) Bu#\W  
o & kgRv[  
{ u1\M  
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 7r$'2">K(  
CxJH)H$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uc5BNk7<=  
class unary_op : public Rettype UE K$  
  { rM)-$dZ  
    Left l; *+>QKR7  
public : RhI>Ak;-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YHI@Cj  
e18}`<tW-  
template < typename T > Tw!_=zy(Gw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RyZy2^0<  
      { fC!+"g55  
      return FuncType::execute(l(t)); {WN??eys,  
    } {KM5pK?,BJ  
Uf<IXx&;  
    template < typename T1, typename T2 > w[s}#Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Xeg &Z|!  
      { I] 0 D*z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K)TMr"j\  
    } N.|uPq$R  
} ; @M8vP H  
btv.M  
5)<}a&;{  
同样还可以申明一个binary_op K) {\wV="  
8eZ^)9m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SD=9fh0l  
class binary_op : public Rettype nfA#d-  
  { SMbhJ}\O  
    Left l; uI+^8-HZ;  
Right r; +4m~D`fqt[  
public : AJR`ohh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KPB^>,T2{  
E~'QC  
template < typename T > {igVuZ(>en  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S_Ug=8r4  
      { h-=lZ~W~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1g bqHxWI  
    } 6@cT;=W;xj  
2^T`> ?{X  
    template < typename T1, typename T2 > tU, >EbwO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TaE&8;H#N  
      { G5'HrV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $C~OV@I  
    } [+z*&~'  
} ; } 2P,Z6L  
!i*bb~  
_S;Fs|p_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 E6mwvrm8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DW.vu%j^[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pZO`18z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 QzX|c&&>u2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @>SirYh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hv.n O-c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gs)2HR@>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6[l{@*r"  
下面是修改过的unary_op "L~qsFL  
X!ad~bt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !pG_MO  
class unary_op wSd o 7Lb  
  { Mo_(WSs  
Left l; 6N {|;R@2  
  +-+%6O<C  
public : UA]U_P$c  
(!^; ar^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @ob4y  
tp3]?@0  
template < typename T > WwBs_OMc  
  struct result_1 U5x&? n<  
  { M5>cYVG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fkmN?CU{1%  
} ; sGs_w:Hn  
x=~$ik++  
template < typename T1, typename T2 > )T26 cT$  
  struct result_2 I# U"DwM  
  { .PJCBT e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (np60mX<  
} ; 6o!Y^^/U  
B6gn(w3  
template < typename T1, typename T2 > ` $N()P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EvQMt0[?EW  
  { m0zbG1OE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  8%W(",nd  
} N|53|H  
@K:TGo,%I  
template < typename T > C}>Pn{wY9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <1(j&U  
  { Q"2J2211  
  return OpClass::execute(lt(t)); krI@N}OU  
} r[ }5<S Q  
+#a_Y  
} ; ]= nM|e  
w%L::Z4  
0M_~@E*&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7g&"clRGO  
好啦,现在才真正完美了。 VA^yv1We  
现在在picker里面就可以这么添加了: pX~X{JTaL)  
{i09e1  
template < typename Right > XzF-g*e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y (w&6:  
  { >.X& v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zF-R$_]av  
} aUTXg60l*  
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。 y/(60H,{{  
?7]UbtW[  
`: R7j f  
,/uVq G  
)E hR qX9  
十. bind U6/$CH<pe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MaS"V`NI  
先来分析一下一段例子 p|f5w"QcH  
JsZLBq*lP  
oM~;du  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k=D}i\F8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z;qgB7-M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e#/SFI0m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 '1r<g\ l  
我们来写个简单的。 ;?K>dWf3f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :*6#(MX  
对于函数对象类的版本: A`1-c   
Z_s]2y1  
template < typename Func > <SiJA`(7  
struct functor_trait aB{OXU}#  
  { WF-^pfRq~  
typedef typename Func::result_type result_type; )3^#CD  
} ; \jr-^n]  
对于无参数函数的版本: K0\`0E^,  
Z/LYTo$Bz  
template < typename Ret > HpS1(%d"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %' eaW  
  { s8SCEpz  
typedef Ret result_type; et<@3wyd]  
} ; 2]}e4@{  
对于单参数函数的版本: G0(A~Q"  
2{S*$K[M  
template < typename Ret, typename V1 > rEoOv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :3D[~-/S  
  { ^_/gM[H.  
typedef Ret result_type; @%!Gj{   
} ; e?WI=Og  
对于双参数函数的版本: A_+*b [P  
o3HS|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gF\ac%9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zLg_0r*h1  
  { GK&R.R]  
typedef Ret result_type; !J(6E:,b#  
} ; [Vj|fy4  
等等。。。 !X 0 (4^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aZ}z/.b]  
PMe3Or@  
template < typename Func > /Q'O]h0a  
struct func_return 2ZKy7p0/  
  { Tvw(S q};  
template < typename T > Oyp)Wm;@  
  struct result_1 p<&dy^mS  
  { S9 @*g3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RY*yj&?w [  
} ; =6B I[_0  
V,eH E5C  
template < typename T1, typename T2 > 0p=  
  struct result_2 u43-\=1$T  
  { x)T07,3:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u HXb=U  
} ; EI@ep~  
} ; :U-yO 9!j  
~AR0 ,lak  
Dm`gzGl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a2H_8iQ!  
b2YOnV  
template < typename Func, typename aPicker > `(8RK  
class binder_1 6H:EBj54?  
  { D$SO 6X~  
Func fn; 7` t,   
aPicker pk; A{Q~@1  
public : cQh=Mri]  
i(kr#XsU  
template < typename T > ~q{QquYV  
  struct result_1 v9Ez0 :)  
  { -ha[xM05  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AI2>{V  
} ; UbSD?Ew@35  
WI54xu1M  
template < typename T1, typename T2 > iPrAB*  
  struct result_2 =Lr# *ep[  
  { K|.!)L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9R4q^tGR\  
} ; a4N8zDS  
I^S{V^Ty  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9|//_4]  
HO;,Ya^l  
template < typename T > 9_pOV%Qs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }ABHGr5[  
  { q.PXO3T  
  return fn(pk(t)); ~kPZh1n`  
} U+g<lgH1J  
template < typename T1, typename T2 > )"<:Md$7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6-uB[$ko  
  { (1Ii86EP  
  return fn(pk(t1, t2)); 1FmVx   
} G-sA)WOF  
} ; yy|F6Pq3`  
XJi^gT N  
6w^Fee`>]  
一目了然不是么? C?%Oi:Gi&  
最后实现bind Mhze !!  
Hsz).u  
=k22f`8ew  
template < typename Func, typename aPicker > yS(tF`H[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QsH Fk5)  
  { 8p~G)J3U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HCKj8-*  
} qct:xviH<|  
Po82nKAh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NI?YUhg>  
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。 I%31MU9  
# :3~I  
十一. phoenix eLAhfG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &c1zEgl  
| WMq&-$D  
for_each(v.begin(), v.end(), 0|_d{/VK4  
( "#a,R ^J  
do_ @^kt[$X;  
[ 9 ~$' ?  
  cout << _1 <<   " , " 5 MD=o7O^  
] lGtTZ cg  
.while_( -- _1), C| Vz `FY  
cout << var( " \n " ) h*\/{$y  
) :IlJQ{=W  
); r b@{ir  
<:UP  
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: F[ 5\ x0  
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 JgY#W1>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <rpXhcR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gt;59}  
k3B-;%3I;  
h\i>4^]X.  
template < typename Cond, typename Actor > .IJgkP)!]  
class do_while {Jj vF  
  { KcQe1mT!+  
Cond cd; #$[}JiuL/  
Actor act; O}IRM|r"  
public : B> LL *  
template < typename T > mlD 1 o  
  struct result_1 J<'I.KZ\z  
  { S*-/#j  
  typedef int result_type; sjj*7i*  
} ; ;K9rE3  
'P^6H$0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #n8jn#  
P@z,[,sy"$  
template < typename T > -O?}-6,_Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q|+`ihut  
  { p/k6}Wl  
  do ()>,L? y  
    { .\X;VWTI  
  act(t); "2'pS<|  
  } M@/Hd0$  
  while (cd(t)); a5AD$bP  
  return   0 ; aA-gl9  
} JBKCa 3  
} ; <8Zm}-U  
Z1gZn)7  
3 O)^Hq+9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )Q%hd|R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {yPiBu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *=X$j~#X  
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。 hi30|^l-  
下面就是产生这个functor的类: b&V}&9'[M;  
Dr!g$,9  
sX~ `Vn&  
template < typename Actor > s@ ~Y!A  
class do_while_actor LPNJuz  
  { 0Lo)Ni^"  
Actor act; W_E0+  
public : 9"H]zfW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d}.*hgk  
n!B*n(;!u  
template < typename Cond > 7jZ=+2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ; =FSpZ@  
} ; Z7X_U` Q  
& bwhD.:=  
5IPZ;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jmp%%^  
最后,是那个do_ kyFq  
J ^J$I!  
1$*ZN4  
class do_while_invoker ]R$ u3F  
  { XPhC*r  
public : V4PV@{G  
template < typename Actor > 7( &\)qf=n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mP@< UjxI  
  { /7nircXj@  
  return do_while_actor < Actor > (act); D[7+xAwS  
} DRn]>IFU  
} do_; \D9J!K82  
JYt)4mOo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }'y=JV>l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {*Ag[HS0u  
最后来说说怎么处理break和continue g8JO/s5xV  
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。 _%xe:X+ M  
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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