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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _m'ysCjA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >L>+2z  
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, c@du2ICUc  
3N4.$#>#9@  
([k7hUP  
3LK%1+)4  
  class filler N6/T#UVns  
  { 8jnz}aBd  
public : !1 :@8q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w]!0<  
} ; R}{GwbF_\  
0i@:KYP  
^Kq|ID AP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @.9I3E-=  
);JJ2Jlkd  
bLS&H[f K  
Pl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oY3>UZ5\  
|f' 8p8J  
sdr.u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #Z9L_gDp  
Ap<J'?~y  
HeIS;gfUY  
Cvn$]bt/s  
二. 战前分析 2p< Aj!  
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`$3[ET-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l)|lTOjb  
O%JSViPw  
ElR)Gd_8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BQNp$]5s  
  /* --------------------------------------------- */ .Ff_s  
vector < int *> vp( 10 ); F)ci9-b@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dgc&[  
/* --------------------------------------------- */ tOg=zXm   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ;}4k{{K  
/* --------------------------------------------- */ J$[Q?8 ka  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a$}6:E  
  /* --------------------------------------------- */ V SAafux  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -Ktwo_ V*  
/* --------------------------------------------- */ r+\/G{+=}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nVOqn\m-  
>oY^Gx  
*cNk>y  
p24.bLr  
看了之后,我们可以思考一些问题: A ,<@m2  
1._1, _2是什么? -!R l(if  
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。 n;OHH{E{  
2._1 = 1是在做什么? 0k1MKzi Q  
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。 'NjSu64W  
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。 !: |nI77|  
5 ,ZRP'oI  
g :i*O^c @  
三. 动工 t)(v4^T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3o0IjZ=[>  
1t2cY;vJ  
:,YLx9i>  
%ck`0JZAP  
template < typename T > wAz,vq=x  
class assignment k?-S`o%Q  
  { 4  
T value; 0w}{(P;  
public : VjTAN=  
assignment( const T & v) : value(v) {} M?hFCt3Y  
template < typename T2 > v=MzI#0L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5f3!NeI  
} ; ca}S{"  
C->[$HcRa  
uXNp!t Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4K #^dJnC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .~,^u  
V=9Bto00  
9OZ>y0)K~  
)$F6  
  class holder 1gAc,s2  
  { g TD%4V  
public : my=~"bw4  
template < typename T > @`2ozi~lO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P.1Qc)m4  
  { %w@ig~vD'  
  return assignment < T > (t); :|fl?{E  
} b)y<.pS\  
} ; |{!Ns+'  
o HRbAE^  
WiwwCKjSa  
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: i*b4uHna  
SmvwhX  
  static holder _1; '%$-]~   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %9.bu|`KK  
h%|9]5(=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Xr"d@2(  
而不用手动写一个函数对象。 KZ @l/s  
nu(eLUU  
E =  ^-Z  
LVWxd}0  
四. 问题分析 qG*_w RF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +E `063  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3XBp6`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q.uR<C6)v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #Z#_!o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?({PcF/  
%Ln?dF+  
五. 问题1:一致性 d`<#}-nh  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2 /UI>@By  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P@-R5GK  
Mof)2Hbd:  
struct holder 9EjjkJ%)q  
  { HMFl/%z  
  // YU*46 hA1B  
  template < typename T > }$w4SpR  
T &   operator ()( const T & r) const dUUPhk0  
  { [v~Uy$d\  
  return (T & )r; ` 3vN R"  
} WJBW:2=;  
} ; zww?  
6Lav.x\W  
这样的话assignment也必须相应改动: lxr@[VQ  
1\=pPys)  
template < typename Left, typename Right > #r-j.f}yx  
class assignment 38OIFT  
  { a  [0N,t  
Left l; OME!W w  
Right r; #a/n5c&6/  
public : /0X0#+kn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dawVE O  
template < typename T2 > LAOdH/*:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z2"2tFK  
} ; aEV|>K=6Y'  
M ^ 0w/  
同时,holder的operator=也需要改动: O[3q9*(  
Cj`pw2.  
template < typename T > 1"*Nb5s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )^V5*#69D  
  { ,dGFX]P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ' |h./.K  
} #mi0x06  
QYFN:XZ  
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。 7H/! rx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rHA/  
'33Yl+h  
return l(rhs) = r; KE }o  
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。 !W(/Y9g#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "E4i >g  
7"h=MB_  
template < typename Tp > ;D %5 nnr  
class constant_t [)T$91 6I  
  { :*^(OnIe  
  const Tp t; hVTyv"  
public : P\Pc/[ Z7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z|oA{VxW>  
template < typename T > 9;m#>a@Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )x9nED{  
  { Y2ah zB  
  return t; s /k  
} ?eY chVq  
} ; #! K~_DL  
jn5=N[hd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uL qpbn  
下面就可以修改holder的operator=了 2J>A;x_?  
>=]NO'?O  
template < typename T > Hzk1LKsT#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Wb*T   
  { U?+30{hb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'Sb6 w+  
} 7.F& {:@_  
z[<pi :  
同时也要修改assignment的operator() ;dpS@;v  
#I*ht0++  
template < typename T2 > 7J)a"d^e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b ?=  
现在代码看起来就很一致了。 gFH;bZU  
q%)*,I<  
六. 问题2:链式操作 ;]8p:ME  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H/ B^N,oi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l[x`*+ON:2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "' i [~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,vHX>)M|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yA`]%U((  
tjc5>T[Es8  
template < typename T > 0B!mEg  
struct result_1 d}^ :E  
  { &p(*i@Ms  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 55jY` b .  
} ; gE]a*TOZk  
2EI m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B'[3kJ'  
?\/dfK:!  
template < typename T > NnSI)*%'  
struct   ref c^q O@%s  
  { VN55!l'OV  
typedef T & reference; RQ$o'U9A  
} ; hPCSLJ  
template < typename T > #,|_d>p:  
struct   ref < T &> $=6kh+n@  
  { EJSgTtp 2  
typedef T & reference; E6KBpQcd[  
} ; 5{x[EXE'  
 +T8XX@#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 13NS*%~7[  
L-oPb)  
template < typename T > bNPjefBF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JOoLHZQ1v  
  { tg%WVy2  
  return l(t) = r(t); f<t*#]<  
} ^9m]KEucd7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ee?K|_\${  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OM&\Mo  
MRY)m@*+6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7n3x19T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )LS+M_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &rtz&}ZB;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A`ertSlbhe  
最后的布局是: N*4IxY'vX/  
                Add <` VJU2  
              /   \ G^eFS;  
            Divide   5 vpr @  
            /   \ bD^ob.c.A  
          _1     3 C Wl95g  
似乎一切都解决了?不。 -<HvhW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~.y4 ,-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 y0y;1N'KK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l8 2uK"M  
o\V4qekk  
template < typename Right > Gpp}Jpj   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 22(]x}`  
Right & rt) const :|6D@  
  { .$E~.6J %i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 $*cfOC  
} 4!b'%)   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VBj;2~Xj4h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 K &~#@I;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \#*;H|U.x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5O;oo@A:[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UC2 OY Zb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? t6>Q e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j*lWi0Z-  
_ .   
template < class Action > JdNPfkOF  
class picker : public Action -<^Q2]PE;  
  { Qmh(+-Mp(  
public : BE@H~<E J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^ cd5Zl  
  // all the operator overloaded |^9ig_k`  
} ; G5@fqh6ws  
n'(n4qH2#s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q X5#$-H@  
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: t;PnjCD<`  
~w}[ ._'#M  
template < typename Right > x/q$RcDOm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `pS)q x.a  
  { +?g,&NE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -Ce4px?3  
} V<I${i$]0  
AS-t][m#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V \ 8 5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i'LTKj  
3 AF]en  
template < typename T >   struct picker_maker 'r <BaL  
  { u\;dU nr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xb_:9   
} ; . zMM86c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7I3CPc$  
  { xE[tD? M{  
typedef picker < T > result; gQt@xNO  
} ; &x5ZEe4  
'aWZ#GS*  
下面总的结构就有了: ="e um7  
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。 SJr:  
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。 90v18k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O lIH0  
至此链式操作完美实现。 6df&B .gg  
f__WnW5h  
 h\ek2K  
七. 问题3 ,H1~_|)<  
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。 31;T$5v1  
1 ![bu  
template < typename T1, typename T2 > c324@o^V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [|Pe'?zkf  
  { QQ8W;x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +W4g:bB1  
} U2?gODh'  
ZKL%rp_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1qN9bwRO  
P!ICno6[e  
template < typename T1, typename T2 > v%Q7\X(  
struct result_2 ]V("^.~$+C  
  { <TuSU[]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,p1]_D&  
} ; ml 2z  
&3?yg61Ag  
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? sYgnH:t X  
这个差事就留给了holder自己。 )5OU!c  
    }w8AnaC  
aH"c0 A  
template < int Order > H >{K]7D/y  
class holder; ?{IvA:   
template <> Z.(x|Q9  
class holder < 1 > O{R5<"g  
  { 8;NO>L/J]i  
public : {`zF{AW8q  
template < typename T > cyE2=  
  struct result_1 ?@(H. D6'v  
  { l d9#4D[#  
  typedef T & result; pwC/&bu  
} ; l[|e3<H  
template < typename T1, typename T2 > mjHY-lK  
  struct result_2 qm8RRDG  
  { d2C:3-4  
  typedef T1 & result; TZ2f-KI  
} ; B6o AW,3  
template < typename T > OK}"|:hrd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !m2k0|9  
  { q Q8l8  
  return (T & )r; 5al{[mi  
} Shd,{Z)-Tg  
template < typename T1, typename T2 > }YO}LQ-|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w}b+vh^3Wy  
  { PEl]HI_H  
  return (T1 & )r1; jwox?]f+  
} o3kj7U:'x  
} ; # GGmA.  
2[hl^f^%,  
template <> B)dynGF8i  
class holder < 2 > '3->G/Pu  
  { 8msDJ {,X  
public : t79MBgZ  
template < typename T > Oa .%n9ec  
  struct result_1 |VL,\&7rk  
  { u<zDZ{jt)  
  typedef T & result; }D O#{@af  
} ; m+"%Jd{q  
template < typename T1, typename T2 > s_TM!LRUcw  
  struct result_2 Wg1WY}zG  
  { )^+$5OR\c  
  typedef T2 & result; gjV&X N  
} ; f7s.\  
template < typename T > r%9Sx:F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /H% pOL6(r  
  { bJD"&h5  
  return (T & )r; %9.KH  
} )J0VB't  
template < typename T1, typename T2 > O.dNhd$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Y?$[+Y  
  { dp"w=~53  
  return (T2 & )r2; Yt^+31/%  
} $;1~JOZh  
} ; {UNz UaE  
($TxVFNT  
z6qC6Ck|  
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> >。 &.,OvVAo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W8^gPW*c5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g:g>;" B O  
I"1\R8 R  
return l(i, j) = r(i, j); "<WS Es  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2h!3[{M\  
?H`LrL/k  
  return ( int & )i; !QovpO">z  
  return ( int & )j; lI 8"o>-~  
最后执行i = j; 5a/)|  
可见,参数被正确的选择了。 a lR}|ez  
0)NHjKP  
slx^" BF^  
pLU>vQA  
u@HP@>V  
八. 中期总结 <5q}j-Q  
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: d~8Q)"6 [  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZS-9|EA<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K02./ut-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R&QT  'i  
UnPSJ]VW  
ec=C7M |  
b} *cw2  
'e)t+  
m3D'7*U  
九. 简化  0c{N)  
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。 Km?i{TW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ICi- iX  
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: DF~w20+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NXx}KF c  
  +-*/&|^等 /_O-m8+ 4m  
2. 返回引用。 (Gc5l MiX3  
  =,各种复合赋值等 5?O"N  
3. 返回固定类型。 =pNkS1ey  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r\] WDX!`  
4. 原样返回。 Z Uh<2F  
  operator, {1Qwwhov  
5. 返回解引用的类型。 S92Dvw?  
  operator*(单目) }&j&T9oX  
6. 返回地址。 TuU.yvkU  
  operator&(单目) /vhh2`  
7. 下表访问返回类型。 ax<0grK  
  operator[] 2'_sGAH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rq*m x<HDX  
  operator<<和operator>> qfu;X-$4  
Q3D xjD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P'K')]D=!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4q[r KNl  
'Zzm'pC  
template < typename Left > efh wbn  
struct value_return |'.SOm9)*  
  { )_jO8 )jB  
template < typename T > !CWqI)=  
  struct result_1 Cw_<t  
  { v=4TU \b%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }S&{ &gh  
} ; CUG6|qu  
q8oEb  
template < typename T1, typename T2 > 1@y?OWC  
  struct result_2 xQ[YQ!l  
  { ji2#O.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oGM.{\i  
} ; )Q8Q#S  
} ; B}(YD;7vJ  
-K0tK~%q  
\|(;q+n?k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1.!(#I3  
M3Z yf  
下面我们来剥离functor中的operator() 6k[u0b`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NOx| #  
TwH(47|?Nt  
return l(t) op r(t) uC3$iY:_e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6/z}-;,W'  
return op l(t) 'L,rJ =M3  
return op l(t1, t2) yZ 9 *oDs  
return l(t) op }PXWRv.gW  
return l(t1, t2) op f|`{P P`\  
return l(t)[r(t)] YGHWO#!Gp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2PC4EjkC  
=nsY[ s<  
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: &5a>5ZG}  
单目: return f(l(t), r(t)); I;7{b\t Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +)Ty^;+[1  
双目: return f(l(t)); t5_`q(:  
return f(l(t1, t2)); HDaec`j  
下面就是f的实现,以operator/为例 L}9 @kjW  
c.~|)^OXXO  
struct meta_divide J+TYm%A;-  
  { iZ:-V8{  
template < typename T1, typename T2 > QIw.`$H+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aql*@8 )m  
  { 1a' JNe$  
  return t1 / t2; &Ls0!dWC  
} RI`A<*>w  
} ; ^R\blJQ<^  
4?&=H *H:  
这个工作可以让宏来做: x:2_FoQ  
Y7p#K<y]9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wEp/bR1=  
template < typename T1, typename T2 > \ \-B>']:R4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 48DsRy  
以后可以直接用 k X-AC5]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vr;7p[~  
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 jzV#%O{`  
(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。。。) V>%%2"&C  
"Vh(%N`6  
LU]~d< i99  
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 hImCy9i}  
EKt-C_)U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GwvxX&P  
class unary_op : public Rettype zbnQCLs  
  { N>z8\y  
    Left l; v6r w.  
public : Nr)(&c8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NUU}8a(K  
Qw ^tzP8  
template < typename T > rfZA21y{?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )CB?gW  
      { Ns $PS\  
      return FuncType::execute(l(t)); H^s SHj  
    } ?-VN+ d7  
^?A+`1-  
    template < typename T1, typename T2 > 4rx|6NV6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g %Am[fb  
      { 9+/|sU\.%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zPXd]jIwV  
    } cnsGP*w  
} ; V~wmGp.e  
0eLK9u3<  
_PaO w%Y9  
同样还可以申明一个binary_op =Dz[|$dV  
]+l r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LiRY -;8=  
class binary_op : public Rettype 5Q88OxH  
  { M(BZ<,9V  
    Left l; $@x kKe"  
Right r; oHYD6 qJX{  
public : pg<>Ow5,~l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,..b)H5n  
{\e}43^9N  
template < typename T > 5YCbFk^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jyC6:BNust  
      { qL#R XUTP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IF}r%%'Y$  
    } 1-n0"lP~4  
+~@Y#>+./l  
    template < typename T1, typename T2 > b-Hn=e_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U}7[8&k1  
      { u|ZO"t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RoTT%c P_  
    } Wama>dy%  
} ; *" )[Srbg  
+D@R'$N  
#&Ee5xM=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {x: IsQZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x#^kv)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OrBFe *2y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c>g%oE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W@tLT[}CG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6PH*]#PfoD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )N/KQ[W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7Tbkti;  
下面是修改过的unary_op F)@<ZE  
\9p;md`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N9Ml&*%oX{  
class unary_op |`nVr>QF&  
  { *E]\l+]J  
Left l; 4Q>F4 v`  
  >W<5$.G  
public : S%oGBY*Z  
F\I^d]#,[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k-U/x"Pl  
NEk [0  
template < typename T > =FnZkJ  
  struct result_1 Jj " {r{  
  { #t O!3=0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; | QA8"&r  
} ; cF2/}m]  
H #BgE29  
template < typename T1, typename T2 > =X*E(.6Ip  
  struct result_2 m%&B4E#3T  
  { bhmjH(.t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .kIf1-(<U  
} ; kQ8WO|bA  
d%hA~E1rR  
template < typename T1, typename T2 > 9m6j?CFG}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q)>'fZ)  
  { i'<1xd(`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WQx;tX  
} \Hd B   
;Y\,2b, xh  
template < typename T > \4k*Zk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wNZ7(W.U  
  { In&vh9Lw  
  return OpClass::execute(lt(t)); fsd>4t:" \  
} .Q@"];wH  
%Qq)=J<H ;  
} ; ;^]A@WN6_  
j`B{w   
PvwIO_W  
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 CCOg1X_  
好啦,现在才真正完美了。 k6BgY|0gC  
现在在picker里面就可以这么添加了: $ *A3p  
IJ; *N  
template < typename Right > x3 |'jmg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ub5hX{uT  
  { U@nwSfp:G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hT"K}d;X  
} E6M: ^p*<  
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。 _ GSw\r  
N/BU%c ph+  
gN~y6c:N  
H%]ch6C  
n~j[Pw  
十. bind ]?{lQ0vw'w  
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。 AHJ;>"]  
先来分析一下一段例子 UmX[=D|  
/MH@>C _  
"M^W:4_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >N-%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bq_P?Q+\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z;D3lbqE  
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。 &,]+>  
我们来写个简单的。 R"`{E,yj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;NE/!!  
对于函数对象类的版本: 4tJ4X' U  
X:&p9_O@  
template < typename Func > \[1CDz=}1  
struct functor_trait ^1=|(Z/  
  { shIi,!bZ  
typedef typename Func::result_type result_type; WG}CPkj  
} ; I?Fa  
对于无参数函数的版本: 389.&`Q%Ut  
a] =\h'S  
template < typename Ret > L]N2r MM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jSp&mD*xv  
  { k^c=y<I  
typedef Ret result_type; /? 1Yf  
} ; K/v-P <g  
对于单参数函数的版本: 1Z8Oh_D C  
 O'|P|  
template < typename Ret, typename V1 > Ks2%F&\cE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %C0O?q  
  { 3}{5 X'  
typedef Ret result_type; x*8f3^ wE  
} ; zN/~a)  
对于双参数函数的版本: }, &,Dt  
Y zW7;U S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g{)H" 8L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ugCS &  
  { Ty0T7D   
typedef Ret result_type; XW_xNkpL5c  
} ; 8t: &#h  
等等。。。 0$Y 9>)O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (L:Fb  
afiK!0col2  
template < typename Func > vLFaZ^(  
struct func_return OMI!=Upz  
  { y{Y+2}Dv/  
template < typename T > [Pwo,L,)  
  struct result_1 1 lCikS^c  
  { Jo aDX ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^iRwwN=d  
} ; m2q;^o:J  
a05:iFoJ  
template < typename T1, typename T2 > w[7.@%^[  
  struct result_2 qvU$9cTY  
  { 8<wuH#2<y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %^?3s5PXD  
} ; 4 Re@QOZ  
} ; 4B8Se  
b}&7~4zw  
l&??2VO/t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ) ~)SCN>-  
a;'E}b{`F  
template < typename Func, typename aPicker > w^rb|mKo  
class binder_1 M`+e'vdw  
  { {I9 N6BQ&  
Func fn; UK~B[=b9  
aPicker pk; 2VV[*QI  
public : y }&4HrT&  
E/8u'  
template < typename T > }]g95xT  
  struct result_1 R2Rstk  
  { ICl_ eb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o(d_uJOB  
} ; zJuRth)(,  
4)odFq:  
template < typename T1, typename T2 > *pb:9JKi  
  struct result_2 N5f0| U&  
  { or%gTVZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >1a \ %G  
} ; @W1WReK]f  
tFvgvx\:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cwsoz  
<nw <v9Z  
template < typename T > xOV A1p b,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bQXc IIa{  
  { {8{t]LK<  
  return fn(pk(t)); lRv#1'Y  
} esh$*)1  
template < typename T1, typename T2 > u 5Eo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;zZ,3pl-E  
  { ovQS ET18b  
  return fn(pk(t1, t2)); LZUA+x(  
} d DIQ+/mmg  
} ; ! v-w6WG"  
K9C@dvFH  
!c4)pMd  
一目了然不是么? $^vp'^uW>  
最后实现bind SaR}\Up  
7wiK.99  
!@^y)v  
template < typename Func, typename aPicker > XN~#gm#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g{A3W) [ b  
  { QIij>!c4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %z-dM` i  
} f[JI/H>  
d s|8lz,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~A[YnJYA#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9feD!0A  
9Qt)m fqM  
十一. phoenix & %N(kyp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pn'`Q S?  
:u >W&D  
for_each(v.begin(), v.end(), k_*XJ<S!Y  
( 6P%<[Z  
do_ 8qFUYZtY  
[ >vD['XN,  
  cout << _1 <<   " , " E6'8Zb  
] 3AdP^B<  
.while_( -- _1), x1 ;rb8  
cout << var( " \n " ) &5kZ{,-eM  
) }yx=(+jP  
); /e.FY9  
ur/Oc24i1n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H o4B   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r+p@X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K[Y c<Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "C:rTIH  
W:VW_3  
Nl~Z,hT$*  
template < typename Cond, typename Actor > ,pDp>-vI%  
class do_while gf:vb*#Wa  
  { ?gd'M_-J,  
Cond cd; z6p#fsD  
Actor act; ,3VG.u;U   
public : (y=dR1p  
template < typename T > ltNuLZ  
  struct result_1 DapQ}2'_  
  { 2-8YSHlh  
  typedef int result_type; .HyjL5r-  
} ; }Q`/K;yq  
pGY [f@_x-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4|zd84g  
H,(F1+~d  
template < typename T > i'M^ez)u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a4yOe*Ak,F  
  { =RQ )$ %  
  do bHO7* E  
    { 8BHL  
  act(t); F`fGz)Mk  
  } ,"@w>WL<9  
  while (cd(t)); Vn)%C_-]A  
  return   0 ; i%xI9BO9  
} MP jr_yc]  
} ; hA@zoIoe  
nped  
0FG5_t"",\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K{|w 43>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。 $TR=3[j  
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。 uPFRh~ (b  
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。  G5!|y#T  
下面就是产生这个functor的类: 40 A&#u9o  
Mx^y>\X)v  
=ZG<BG_  
template < typename Actor > 5_v5  
class do_while_actor 'n>K^rA  
  { u06tDJ[  
Actor act; $RpF xi  
public : (2: N;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AeN 3<|RN  
)r=9]0=  
template < typename Cond > }bZ 8-v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1JIG+ZNmd  
} ; R_maNfS]Z  
% =y;L:S\p  
8098y,mQe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bi+9R-=&  
最后,是那个do_ j(&GVy^;?  
Xc{ZN1 4n  
Og +)J9#  
class do_while_invoker >Q&CgGpW$  
  { Dq|GQdZ>o  
public : ya#RII']  
template < typename Actor > iA]DE`S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n4Vwao/9x  
  {  64SW  
  return do_while_actor < Actor > (act); \e_IFISC  
} {JXf*IJ  
} do_; kl=xu3j  
b,9@P&=:2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2v4W6R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $Tfm/=e  
最后来说说怎么处理break和continue >Dxe>Q'df  
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。 87pnSj/X"  
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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