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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W[:CCCDL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 05Q4$P  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, * !9=?  
S1#5oy2  
c8Nl$|B  
Nw '$r  
  class filler Q^8/"aV\  
  { 8@/MrEOW#  
public : 0),fY(D2T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DWS#q|j`"  
} ; YjiMUi\V  
_ glB<r$  
 =>XjChM  
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: yO` |X  
>T)tAZ?WK  
v]#[bqB.b  
i>KgkRZL#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P#}vi$dZ  
[#(',~lN7  
ux~=}{tz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `Hqgahb{P  
Wm4C(y@  
&Im-@rV!  
)J?8"+_Y  
二. 战前分析 ]X> I(p@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BO2s(8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R$`%<Y3)  
KA>QW[HX  
p6&<eMwFA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yxi&80$  
  /* --------------------------------------------- */ xXfv({  
vector < int *> vp( 10 ); k2(k0HFR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h.wffk,  
/* --------------------------------------------- */ yqH9*&KH{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g_J QW(_  
/* --------------------------------------------- */ gvr&7=p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !>f:wk2  
  /* --------------------------------------------- */ -s0\4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); > Edsanx  
/* --------------------------------------------- */ 4"UH~A;^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2f1Q&S  
r4d#;S9{o  
{|'NpV  
M9G?^mW1sT  
看了之后,我们可以思考一些问题: % K,cGgp^)  
1._1, _2是什么? bVzJOBe  
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。 !ST7@D  
2._1 = 1是在做什么? @?RaU4e  
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。 }$[@*  
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。  T\#Gc4  
jrpki<D  
8n["/5,  
三. 动工 ^\[c][fo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N,UUM|?9_  
"MK2QIo  
$)~:H-  
%{rPA3Xoy  
template < typename T > _SkiO }c8  
class assignment 9Vl}f^Gn  
  { ! ?>I  
T value; L={\U3 __k  
public : wR,}#m,  
assignment( const T & v) : value(v) {} ' 6)Yf}I  
template < typename T2 > L c )i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >cpv4Pgm  
} ; $@l=FV_;  
yo8mfH_,  
?op;#/Q(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \4>w17qng  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eSHsE 3}h  
{|<yZ,,p  
KyQTrl.qdl  
5$Kd<ky  
  class holder JTObyAoW  
  { ex^9 l b  
public : ~0[(-4MA  
template < typename T > 0$0 215  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )CHXfO w  
  { jT/P+2hMW  
  return assignment < T > (t); p2< 927z  
} 4>HaKJ-c#  
} ; 5<e{)$C  
O hRf&5u$  
g7^|(!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: !D?(}nag  
a4 7e  
  static holder _1; n 83Dt*O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lr[T+nQ  
9_4(}|"N|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :pNS$g[  
而不用手动写一个函数对象。 cucmn*o?  
V7`vLs-  
sAPQbTSM  
1wH6 hN,  
四. 问题分析 ^>>9?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,F*HZBNFZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A,xPA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _CTg")0o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ng~LCffpY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z"qJil}  
^Bo'87!.  
五. 问题1:一致性 on"ENT  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NFP h}D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R*D5n>~  
gK(G1  
struct holder U|{4=[  
  { :_]0 8  
  // MppT"t  
  template < typename T > z}B8&*>  
T &   operator ()( const T & r) const J}+N\V~  
  { G9V2(P  
  return (T & )r; ?3qp?ea  
} j8 `7)^  
} ; UbGnU_}  
"5z@A/Z/  
这样的话assignment也必须相应改动: hW9!  
9[teG5wA a  
template < typename Left, typename Right > =HJ7tele  
class assignment 7 h0u7N  
  { {:b~^yW  
Left l; 7+}WU4  
Right r; [8q`~S%-]  
public : XA(.O|VZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  (:o:_U  
template < typename T2 > b|@zjh;]A7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZHUW1:qs  
} ; k}I65 ^l#  
.o5K X*  
同时,holder的operator=也需要改动: VbMud]40F  
P-$ ,  
template < typename T > SS24@:"{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^^*L;b>I  
  { i(.V`G=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A.@wGy4  
} _cC1u7U9  
xf8[&?  
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。 $E[M[1j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AWPgrv/  
S8+l!$7   
return l(rhs) = r; 'h 7x@[|  
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。 if*~cPnN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aMxj{*v7  
Q[aF"5h%  
template < typename Tp > yPe9KN_  
class constant_t ,fTC}>s4  
  { G<k.d"<  
  const Tp t; mPqK k  
public : :-<30LS $  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n qx0#_K-E  
template < typename T > 63_#*6Pv28  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ayv:Pv@  
  { 7=yjd)Iy9m  
  return t; q*,HN(& l?  
} nd,\<}uP9  
} ; Y<kz+d,C  
W(Md0*   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K'e,9P{  
下面就可以修改holder的operator=了 tZm`(2S  
+5I'? _{V  
template < typename T > ZMr[:,Jp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EkRx/  
  { LR!%iP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); isy[RAP<  
} =R 4]Kf  
Y:#B0FD,gC  
同时也要修改assignment的operator() [u=yl0f  
I$x<B7U  
template < typename T2 > GVu[X?q@|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =qoOr~  
现在代码看起来就很一致了。 zHg=K /  
7HY8 F5Brx  
六. 问题2:链式操作 w|6?A-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #G?#ot2o  
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。 f*88k='\W  
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。 y29G#Y4J  
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。 @8w5Oudvx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vJct)i  
rZ5xQ#IA  
template < typename T > \,n X/f  
struct result_1 EE|c@M^  
  { ;$1x_ Cb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EAm31v C  
} ; &OE-+z  
P*>?/I`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: fVa z'R  
[\ Sd*-  
template < typename T > e-UWbn'~  
struct   ref   )*6  
  { #H4<8B  
typedef T & reference; ~Ym*QSD  
} ; ]bmf}&  
template < typename T > f%1\1_^g  
struct   ref < T &> 7fzH(H  
  { !FyO5`v  
typedef T & reference; K^[m--  
} ; ~;pP@DA  
B0p;Zh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 92R,o'#  
F7w\ctUP  
template < typename T > 6(t'B!x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CS*lk!C  
  { [`E_/95  
  return l(t) = r(t); [Mc Hl1a  
} ?/5<}W#7}  
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。 GUM-|[~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $FIJI^Kd7  
5 8L@:>"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [+CFQf>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]\>MDH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L0H^S)g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :SO4@JT{W  
最后的布局是: -:Fr($^  
                Add }?Pa(0=U  
              /   \ |0>rojMq  
            Divide   5 s!yD%zO  
            /   \ #K$0%0=M  
          _1     3 }weE^9GiJ  
似乎一切都解决了?不。 7@ y}J5,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Xt:j~cVA  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w)qmq  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K.&6c,P]  
 &z*4Uij  
template < typename Right > sAs`O@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w 8cnSO  
Right & rt) const U8HuqFC  
  { bO6cv{>x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qJK9C `T%  
} S:xs[b.ZZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TV_a(#S   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =>Z4vWX*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 PR(KDwsT&l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M&",7CPD(1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !Q%r4Nr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? z Z~t ,>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: #Q_<eo%lI*  
?$<~cD" Sw  
template < class Action > CI \O)iB  
class picker : public Action Bd;EI)JT  
  { $:-C9N29  
public : =*6frC~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tBwPB#:W  
  // all the operator overloaded DAtAc(05)  
} ; wa&:86~l?  
-cZuP7oA  
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。 z5<&}Vh;P  
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: (5y*Btd=  
A]o3 MoSt  
template < typename Right > 8F)9.s,*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9n\v{k=  
  { Sn.I{~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UN^M.lqZX  
} /z)8k4  
,g|ht%"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eUgKwu;  
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。  %\B?X;(  
6/(Z*L"~6k  
template < typename T >   struct picker_maker (f#{<^gd  
  { >%_i#|dE>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]i `~J  
} ; ,s@S`KS0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > chE}`I?  
  { P;&U3i  
typedef picker < T > result; %F;uW[4r  
} ; (~b0-3s  
ms+gq  
下面总的结构就有了: OQyZ'  
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。 3A\Hiy!{F  
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。 Lr"`OzDz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I;P!   
至此链式操作完美实现。 {gDoktC@M  
^*~4[?]S  
*iPBpEWC  
七. 问题3 d+8|aS<A  
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。 [t5 Dd  
L>57eF)7  
template < typename T1, typename T2 > n.P $E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ye  >+  
  { 3}.OSt'=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y[;Z7p  
} 4%TmW/yd  
2qKAO/_O  
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: G#'G9/Tm  
'w\Gd7E  
template < typename T1, typename T2 > gaL.5_1  
struct result_2 K5+ONA<c  
  { 5Ak>/QF9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]}_Ohe]X  
} ; bGB5]%v,  
zn\$6'"  
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? 2-"`%rE  
这个差事就留给了holder自己。 cn_*,\}  
    S?~/ V]  
l W Lj==  
template < int Order > (*!4O>]  
class holder; qKuHd~M{ 1  
template <> $I\lJ8  
class holder < 1 >  <>=abgg  
  { twPD'X!r  
public : \3j4=K'nE  
template < typename T > l-[5Zl;"  
  struct result_1 @#5?tk0  
  { (G{2ec:?  
  typedef T & result; 3HX-lg`0  
} ; hXn@vK6  
template < typename T1, typename T2 > T@N)BfkB  
  struct result_2 I{u+=0^Y  
  { o7:"Sl2AD  
  typedef T1 & result; ~T'$gl  
} ; ')E4N+h/  
template < typename T > 88atj+N]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Otm7j>w  
  { "I[u D)$  
  return (T & )r; {_J1m&/  
} NUX2{8gs  
template < typename T1, typename T2 > 4({Wipd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ew8Manx  
  { LBhDP5qF  
  return (T1 & )r1; HwZ@T &_4  
} N*>&XJ#  
} ; IeE6?!,)  
5' 3H$%dC  
template <> Pill |4c<  
class holder < 2 > YR68'Sft[  
  { xgB-m[Xi  
public : ' C1yqkIa`  
template < typename T > xO'xZ%cUI  
  struct result_1 j|(bdTZY:  
  { `[.4SIah  
  typedef T & result; o}lA\A  
} ; Ns`:=  
template < typename T1, typename T2 > yvKKE  
  struct result_2 1|#j/  
  { KHt#mQy)9  
  typedef T2 & result; 1VO>Bh.Wm  
} ; g6<D 1r  
template < typename T > [ST7CrwC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .?-]+ -J?`  
  { 1BA5|  
  return (T & )r; P;l D ri  
} >]l7AZ:,  
template < typename T1, typename T2 > Gv }~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e{IwFX  
  { IgtTYxI  
  return (T2 & )r2; w<=-n ;2  
} se]QEd7]7  
} ; ln=:E$jX  
YU%U  
L)/^%/!  
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> >。 ]Saw}agE[%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [%BWCd8Q~P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P}bwEj  
&GLe4zEh  
return l(i, j) = r(i, j); }q[IhjD%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U10:@Wzh  
H=7Nh6v  
  return ( int & )i; RB/;qdqR  
  return ( int & )j; 2o9IP>#u  
最后执行i = j; -#"7F:N1  
可见,参数被正确的选择了。 yM*< BV  
bjGQ04da  
1 gx(L*y,  
{'eF;!!Dy  
]5i]2r1  
八. 中期总结 (e6KSRh2fF  
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: 5NAB^&{Z<X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cr$8\{2OA7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \I`g[nT|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e't1.%w  
.2:S0=xt<  
Z?tw#n[T  
F6 c1YI[  
 8&KqrA86  
[+Y;w`;Fq  
九. 简化 SB2Ij',  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e` D?x1-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !7fVO2m T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;tu2}1#r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rA#Ji~  
  +-*/&|^等 /:@X<  
2. 返回引用。 Luu.p<   
  =,各种复合赋值等 /"OJ~e_%  
3. 返回固定类型。 9\D0mjn=l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YO^iEI.  
4. 原样返回。 j*}2AI  
  operator, "jG-)k`a  
5. 返回解引用的类型。 ,}_uk]AQ  
  operator*(单目) \Zms  
6. 返回地址。 '2.11cM3  
  operator&(单目) dX:#KdK  
7. 下表访问返回类型。 maTZNzy  
  operator[] TdH~ sz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9J'3b <  
  operator<<和operator>> h9L/.>CX  
>n^[-SWJCT  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >On"BP# U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ks-aJ+}  
v&*}O  
template < typename Left > %R [X_n=  
struct value_return 9,zM.g9Qv  
  { K+s xO/}h  
template < typename T > 8cyC\Rs  
  struct result_1 0ge^p O\Z  
  { d8Kxtg Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @s@67\  
} ; 5.e. BT  
Pb-Ft =  
template < typename T1, typename T2 > v<U +&D{  
  struct result_2 M~&X?/8  
  { nzK"eNDN.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3?R QPP  
} ; :},/ D*v  
} ; .JkF{&=B  
|]9Z#lv+I  
YKsc[~ h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &,B91H*#  
>ey- j\_v  
下面我们来剥离functor中的operator() !,3U_!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^  M4-O~  
K'zG[[P  
return l(t) op r(t) {l-V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v lsS  
return op l(t) 8^Ov.$rP  
return op l(t1, t2) j,/t<@S>  
return l(t) op H;O PA8\n  
return l(t1, t2) op .xp|w^  
return l(t)[r(t)] Ew kZzVuX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t846:Z%[  
a:3f>0_t  
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: ;c_pa0L  
单目: return f(l(t), r(t)); w+0Ch1$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /o_h'l|PS  
双目: return f(l(t)); b|HH9\  
return f(l(t1, t2)); [d_sd  
下面就是f的实现,以operator/为例 zsx12b^w  
?~5J!|r#  
struct meta_divide Xqac$%[3  
  { S(f V ,;Z  
template < typename T1, typename T2 > 8?7gyp!k_f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :>t? ^r(  
  { ]'/ZSy,  
  return t1 / t2; ~t~5ctJ@  
} mrfc.{`[  
} ; >%D=#}8l@  
_Vq7Gxy$R  
这个工作可以让宏来做: ~?c}=XL-  
wCb%{iowH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <C'S#5,2  
template < typename T1, typename T2 > \ Ay Obaa5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3[jk}2R';p  
以后可以直接用 ^:RDu q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Nh[{B{k  
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 Uieg4Iro  
(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。。。) UT9=S21  
y=jTS  
\O7?!i  
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 oEWx9c{~$  
2F[;Z*&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V!S B9t`E  
class unary_op : public Rettype (1vmtg.O  
  { CKTD27})  
    Left l; X; gN[  
public : a'v%bL;H~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E5%ae (M^  
UI4Xv  
template < typename T > Vo%UiVHy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const diLjUC`69  
      { ,QpDz{8  
      return FuncType::execute(l(t)); d\ &jl`8*  
    } +(3PY  e\  
|7CH  
    template < typename T1, typename T2 > JAA P5ur  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _]=`F l  
      { i`g>Y5   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kup-O u,  
    } 3\,TI`^C  
} ; Xm`K@hJ@  
JHf}LZu  
iDO~G($C  
同样还可以申明一个binary_op "*@iXJxv5  
y(RbW_ ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g"3h#SMb  
class binary_op : public Rettype , "zS  pN  
  { R $cO`L*s  
    Left l; Pc]c8~  
Right r; Kg@9kJB  
public : n#N<zC/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;e0>.7m  
+{/zP{jH  
template < typename T > r,6~?hG]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EMH?z2iGd  
      { `.dTkL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^}8_tZs8\  
    } f ( `.q  
)^!-Aj\x  
    template < typename T1, typename T2 > U[S;5xeF.j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;YD3EZw  
      { i[ BR"(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2|~& x~  
    } ?<  w +{  
} ; "VWxHRVg4M  
s=huOjKL]  
k#%19B  
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 |y%pP/;&!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0;TMwE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sZ'3PNpCP  
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。 ?NI)3-l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %!rsu-W:Y  
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。。。 Yb =8\<;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Pr<?E[  
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) $zCUQthL@  
下面是修改过的unary_op $)@zlnU  
HIh oYSwB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >[xQUf,p  
class unary_op I{cn ,,8  
  { ecf7g)+C  
Left l; xDr *|d  
  nbpN+a%  
public : 7<.f&1MgI  
=GR Em5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '~ ]b;nA  
ijhMJ?3  
template < typename T > {/7'uD\ H  
  struct result_1 v;K\#uc_  
  { JmYi&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "E2 g7n&  
} ; . ~|^du<X  
0t4i'??  
template < typename T1, typename T2 > F"23>3  
  struct result_2 v!`M=0k  
  { YgWnPp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "Pys3=h  
} ; "Ln\ZYB]  
C1G Wi4)  
template < typename T1, typename T2 > R4qk/@]t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DTIy/  
  { m d C. FO-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t%dPj8~  
} cRg$~rYd  
nj9hRiL n  
template < typename T > {{DW P-v4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oW+R:2I~O  
  { FyS K&  
  return OpClass::execute(lt(t)); orU4{.e  
} 1g/mzC   
Bv=Z*"Fv  
} ; rfPJBD{Ve  
*pWswcV/  
!E7/:t4  
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 Ta[}k/zW  
好啦,现在才真正完美了。 @/7Rp8Fr  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3 S5QqAm  
i([A8C_A  
template < typename Right > mA>Pr<aV:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [w4z)!  
  { xjX5PQu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OIWo* %  
} $4M3j%S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Lq&xlW j  
oD}I{&=wa  
uuC/F_='B  
]jYl:41yI  
dvj`%?=  
十. bind ,,iQG' *  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 r-V./M@L  
先来分析一下一段例子 l;;:3:  
W.CIyGK  
>3Y&jsh<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Je*gMq:D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *LhR$(F(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )i>KYg w  
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。 >%[W2L\'  
我们来写个简单的。 @O(\ TIg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ``\H'^{B  
对于函数对象类的版本: 7:;V[/  
~p 1y+  
template < typename Func > r:o!w7C:a  
struct functor_trait \4&g5vE  
  { oyd{}$71d  
typedef typename Func::result_type result_type; m8f_w  
} ; U--ER r8  
对于无参数函数的版本: [zfGDMG&  
KVntBe]I  
template < typename Ret > NSkI2>+P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P6?Q;-\q0  
  { w7W-=\Hvh  
typedef Ret result_type; #nd,cn  
} ; _8`|KY  
对于单参数函数的版本: X3>(K1  
bC{~/ JP  
template < typename Ret, typename V1 > ?:2Xh/8-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u J$"2<O  
  { SW=p5@Hy{  
typedef Ret result_type; z(=:J_N  
} ; =wQ=`  
对于双参数函数的版本: %SE g(<  
04"hQt{[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GQQ!3LwP\O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ])JJ`Z8Bk  
  { n-Xj>  
typedef Ret result_type; =sm(Z ;"  
} ; YUH/ tl  
等等。。。 (*1 A0+S90  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WZr~Pb9  
K XGs'D  
template < typename Func > c2U>89LlZ  
struct func_return ZA P+jX;  
  { 1Li@O[%X<  
template < typename T > v$cD!`+k  
  struct result_1 ;Cy@TzO/|  
  { 3m^BYr*y^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'ZDclz9}  
} ; _`\INZe-G  
C+mU_g>  
template < typename T1, typename T2 > f0F$*"#G  
  struct result_2 F, "x~C  
  { DjKjEZHgM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z*)<E)  
} ; y\[=#g1(@  
} ; 7PMZt$n  
y{N9.H2  
p%s D>1k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JjmL6(*ui  
ymzm x$o=  
template < typename Func, typename aPicker > x EBjfn  
class binder_1 aI<~+]  
  { 1gE`_%?K  
Func fn; bm4W,  
aPicker pk; 1mX*0>  
public : 1 W0;YcT]  
0D'Wr(U(  
template < typename T > TU/J]'))C  
  struct result_1 aPC!M4#  
  { ~g{,W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )=D&NO67Pq  
} ; b>i=",i\  
nqBu C  
template < typename T1, typename T2 > /\#5\dHj  
  struct result_2 c;^J!e  
  { ^Toi_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R+K[/AA  
} ; #RF=a7&F  
@I&"P:E0F;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B /W$RcV  
E ( @;p%:  
template < typename T > 1 XG-O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x}{VHp`|ld  
  { h,x]  
  return fn(pk(t)); fDd!Mt  
} <IVz mzpL  
template < typename T1, typename T2 > yShHFlO=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0REWbcxd"  
  { K>[H@|k\k  
  return fn(pk(t1, t2)); 5)UmA8"zVB  
} CC\z_C*P-p  
} ; K\b O[J  
+HX'AC  
+]-KzDsr"V  
一目了然不是么? lIz_0rE  
最后实现bind ))`Zv=y"  
9^u?v`!  
qN@a<row&~  
template < typename Func, typename aPicker > o!~bR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) to3J@:V8e  
  { d<'xpdxc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |Z ,G  
} Q7|13^ |C  
!qlGt)G3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (5~C _Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B$l`9!,  
A ? M]5d  
十一. phoenix tWn m{mF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~8*oGG~s  
YJ$ewK4E#.  
for_each(v.begin(), v.end(), B5:g{,C  
( er0D5f R  
do_ yf)`jPM1<  
[ -`OR6jd  
  cout << _1 <<   " , " 91H0mP>ki  
] l,.?-|Poa  
.while_( -- _1), ozC!q)j  
cout << var( " \n " ) M N#C2 qz  
) Db(_T8sU  
); kA__*b}8UK  
?Z>.G{Wm@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "!tw ,Gp  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6[.Mx}h6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X:lPWz!7{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L]d@D0.Z  
N;'HR)  
<(4#4=ivP  
template < typename Cond, typename Actor > ,SF.@^o@a  
class do_while Eap/7U1Q  
  { 8%<`$`FyU  
Cond cd; 8/"|VE DOr  
Actor act; V=&,^qZ  
public : `{F~'t['  
template < typename T > :(>9u.>l?5  
  struct result_1 -l H>8+  
  { | ",[C3Jg  
  typedef int result_type; OZD!#YI  
} ; R9h>I3F=c  
p{q!jm~Nq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4q13xX  
c1kxKxE  
template < typename T > ]<gCq/V#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 xDN&su  
  { ]TgP!M&q  
  do O}_a3>1DY  
    { UMuuf6  
  act(t); ]"Y%M'  
  } kQVDC,d  
  while (cd(t)); ~9r!m5ws  
  return   0 ; S9R]Zl7{-  
} k0_$M{@Y  
} ; qQOD  
_1<'"u#6w  
}b+QYSt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #we>75l{+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。 vo ;F;  
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。 t-i6FS-  
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。 d-;9L56{P  
下面就是产生这个functor的类: HI\f>U  
*fi;ZUPW3  
P%sO(_PuT  
template < typename Actor > $[iT~B$  
class do_while_actor ]A72) 1  
  { ^qO=~U!{  
Actor act; 8A^jD(|  
public : Zknewv*sS4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C$LRY~ \  
6_<s=nTX  
template < typename Cond > c~UAr k S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $i:||L^8p  
} ; u'i%~(:$\)  
LkGf|yd_  
s!ZW'`4!z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z8/xGQn  
最后,是那个do_ pp]_/46nN  
+K%pxuVh  
pzq; vMr  
class do_while_invoker {HHh.K  
  { #[a"%byTR  
public : ) wY!/&  
template < typename Actor > g&+Y{*Gp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qC1U&b#MVx  
  { H5rPq_R  
  return do_while_actor < Actor > (act); P:(EU s}0  
} .L7Yf+yFg  
} do_; /^LH  
*)bd1B#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B9e.-Xaf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |Vwc/9`t]>  
最后来说说怎么处理break和continue g T XW2S  
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。 +K;Y+ K&;2  
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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