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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4elA<<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o~tL;(sz  
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,  >Q% FW  
^Y?Y5`! Q  
,;k`N`#'  
/^Ng7Mi!  
  class filler K3-Cuku  
  { 8XhGo2zf  
public : y_}jf,b4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gf\u%S!%  
} ; 8}>s{u;W  
94b* !Z  
{~{</ g/  
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: rUWC=?Q  
g ^4<ve  
{1m.d;(1  
XO,gEn&6V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tA{?-5  
}4XXNYH  
_(0GAz%9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vuO~^N]G  
WeE1 \  
141XnAb)I  
M.0N`NmS  
二. 战前分析 SPo}!&p$~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 P2=u-{?~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ew 4pAav  
<0!)}O  
,;~@t:!c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E%vT(Kz  
  /* --------------------------------------------- */ <nbc RO.  
vector < int *> vp( 10 ); Dx>~^ ^<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *28:|blbL  
/* --------------------------------------------- */ [E6ZmMB&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /Q\|u:oO,  
/* --------------------------------------------- */ #5=!ew  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WN3]xw3  
  /* --------------------------------------------- */ 4$MV]ldUI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,@r 0-gL  
/* --------------------------------------------- */ 'q, L*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !B:wzb_  
SeIL   
^_!2-QY.~  
K} TSwY  
看了之后,我们可以思考一些问题: xF])NZy|  
1._1, _2是什么? qJYEsI2M  
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。 `z~L0h  
2._1 = 1是在做什么? 8;Eg>_cL:  
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。 `PI?RU[g*  
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。 f}uW(:f  
]Yx&  
zIy&gOX  
三. 动工 Rs;Y|W4'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -Ta| qQa  
B f"L;L  
S7f"\[Aw  
ve@E.`  
template < typename T > WdJJt2'  
class assignment r>Cv@4/j  
  { s]Qo'q2  
T value; {RHa1wc  
public : | rwx; +  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~xU\%@I\  
template < typename T2 > m`6=6(_p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3"p'WZ>  
} ; rkWiGiisM  
:3.!?mOe2  
`i{p6-U3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]/c!;z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 734<X6^1  
+5qY*$dn  
,B,:$G<  
vG#,J&aW  
  class holder ">x"BP  
  { JE ''Th}  
public : B)=)@h[f  
template < typename T > + 3c (CTz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  RR[1mM  
  { +~za6  
  return assignment < T > (t); bo40s9"-*W  
} %1z`/B  
} ; _l{_n2D-  
@\|Fd)  
Wz)@k2  
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]>!V0j!  
Gc2:^FVlh  
  static holder _1; uow{a*q d6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |ohCA&k%;  
v9XevLs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =} flmUv~  
而不用手动写一个函数对象。 33OkY C%e  
]3I@5}5%  
@:K={AIa  
l?:S)[:  
四. 问题分析 s>ohXISB[  
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。 (\M+E tU<9  
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。 HL~DIC%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eoxEnCU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0i~?^sT'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mG.H=iw  
2*TPW  
五. 问题1:一致性 nZ8jBCh  
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,^CG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Hd?#^X  
*Z2#U ?_  
struct holder +XpQ9Cd  
  { !MEA@^$#  
  // aqKrf(Rv  
  template < typename T > rHJtNN8$k  
T &   operator ()( const T & r) const (Z?g^kjq)  
  { Eu`K2_b  
  return (T & )r; lc\%7-%:5  
} b0uWUI(=  
} ; iG+=whvL  
H/$oGhvl  
这样的话assignment也必须相应改动: '.IR|~Y  
ASUL g{  
template < typename Left, typename Right > y@9ifFr  
class assignment 1!&m1  
  { u$ff %`E  
Left l; n |Q' >  
Right r; 2aJ_[3p/h]  
public : )Ag{S[yZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U)C>^ !Us  
template < typename T2 > ie}?}s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]^I[SG,  
} ; H' %#71  
Lv7$@|"H9  
同时,holder的operator=也需要改动: sDP8!  
} bm ^`QY  
template < typename T > .wf$]oQQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'pC51}[A{^  
  { C(&3L[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  wkKSL  
} 51Q~/  
vBYk"a6SD  
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。 g]jCR*]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g<^-[w4/  
G!E1N(%o  
return l(rhs) = r; ,$bK)|pGV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u+qj_Ej  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SY$%)(c8kL  
%OJq(}  
template < typename Tp > MQq!<?/  
class constant_t %,f(jQfg_  
  { ^c?$$Tq  
  const Tp t; DsH#?h<-o  
public : D| g{]nO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o?S!o}  
template < typename T > d/lV+yZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X][=(l!;w7  
  { M"5S  
  return t; !NTt' 4/F{  
} 2-beq<I  
} ; RSBk^  
zszx~LSvIT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 li9>zjz  
下面就可以修改holder的operator=了  S)x5.vo^  
MR/gLm(8(  
template < typename T > [WO>}rGw4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ')>D*e  
  { _zDf8hy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /A93mY[  
} *Ke\Yb  
Uf#9y182*c  
同时也要修改assignment的operator() #Q$+AdY|  
zj 2l&)N  
template < typename T2 > {ZKXT8'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c|Fu6LF a  
现在代码看起来就很一致了。 ? u~?:a@K  
LTcZdQd$  
六. 问题2:链式操作 Vr hd\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lS/l iI'Y  
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。 h I7ur  
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。 ?xw0kXK4  
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。 v)<|@TD)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tf6 Zz[  
y=LN| vkQ  
template < typename T > B~2M/&rM\  
struct result_1 f7I!o, /  
  { j.+ }Z |  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?63ep:QEk  
} ; pMzlpmW;P  
p{[(4}ql  
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: tgC)vZ&a  
9{8xMM-  
template < typename T > 3]h*6 V1$  
struct   ref e#(X++G  
  { qv3% v3\4  
typedef T & reference; w]O,xO  
} ; ?[2>x{5Z  
template < typename T > }s:~E2?In  
struct   ref < T &> PLRMW 2  
  { t^"8 v3'h  
typedef T & reference; !7Nz_d~n  
} ; sE!$3|Q  
HM &"2c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T9bUt|  
lsKQZ@LN`  
template < typename T > i!yE#zew  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G$VE o8Blb  
  { 8dwKJ3*.  
  return l(t) = r(t); IGF25-7B  
} .q|k459oi  
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。  NR98]X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :H>0/^Mg0  
w+iI ay  
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 ^y[- e9O|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  bU$M)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gjn1ha"h%.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^J)0i_RS  
最后的布局是: "x O+  
                Add G rI<w.9X  
              /   \ wicW9^ik  
            Divide   5 dZCnQIS  
            /   \ -l ?\hmDl  
          _1     3 $8`"  
似乎一切都解决了?不。 J$i.^|hE/  
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。 GezMqt;2  
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。 ^/~C\ (  
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: ;),vUu,k  
GQDW}b8  
template < typename Right > 5A+r^xN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d fSj= 4  
Right & rt) const ;Q0H7)t:  
  { OJD!Ar8Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fT{%zJU  
} a(lmm@;V<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X=V2^zrt  
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。 8=OpX,t(  
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。 rUZ09>nDy  
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。 @.L/HXu-P  
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。 UmG|_7  
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? BbhC 0q"J  
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: %H4>k#b@$  
R p0^Gwa  
template < class Action > Hz j%G>  
class picker : public Action cVl i^*se  
  { GOD{?#c$  
public : v {) 8QF]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {xf00/  
  // all the operator overloaded ^.c<b_(=h  
} ; *gOUpbtXa  
WWT1_&0  
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。 (Ta(Y=!uq  
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: Wpc8T="q  
%:Z_~7ZR  
template < typename Right > X'j9l4Ph7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i5SDy(?r  
  { _pxurq{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l OiZ2_2  
} J~AmRo0!k  
KBa0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sl'{rol'  
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。 sY:=bU^P  
~l]g4iEp  
template < typename T >   struct picker_maker b8!   
  { 3 Scc"9]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; slaH2}$xR  
} ; cp6I]#X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \- 8aTF  
  { (wf3HEb_  
typedef picker < T > result; j<)`|?@e(  
} ; sfk;c#K  
c$x >6&&L  
下面总的结构就有了: `eeA,K_  
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。 8`_tnARIX  
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。 9I(00t_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 49YN@ PXC  
至此链式操作完美实现。 mJYD"WgY  
A_crK`3  
V3ExS1fNf  
七. 问题3 <==6fc>s  
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。 zbjV>5  
nH B  
template < typename T1, typename T2 > ?}#Iu-IA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g}pD%  
  { ?in)kL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h4Xz"i{z  
} PJ\k|  
} L _Zmi$  
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: \\;y W~  
[_: GQ  
template < typename T1, typename T2 > /0Mt-8[  
struct result_2 yW&ka3j\  
  { J?Oeuk~[D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qG +PqK;  
} ; J~C=o(r  
U$ ;UW3-  
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? -b|"%e<'  
这个差事就留给了holder自己。 R2JPLvs  
    O=6[/oc '  
"28zLo3  
template < int Order > FIUQQQ\3  
class holder; 3,n"d-  
template <> kn/xt  
class holder < 1 > <GF^VT|Ce  
  { !t}yoN n|  
public : Z\cD98B#  
template < typename T > RFX{]bQp9  
  struct result_1 !(gSXe)*  
  { O{ 0it6  
  typedef T & result; $hMD6<e  
} ; >GLoeCRNu  
template < typename T1, typename T2 > .R l7,1\  
  struct result_2 Pm,.[5uc  
  { ,RW`9+gx  
  typedef T1 & result; cL][sI  
} ; pC #LQ  
template < typename T > /4@ [^}x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z:Z-2WV2o  
  { SlwQ_F"4L  
  return (T & )r; .(3ec/i4CF  
} 4c[/%e:\-  
template < typename T1, typename T2 > hRMya#%-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (4Nj3x o  
  { {e q378d  
  return (T1 & )r1; 9M5W4&  
} R_\o`v5  
} ; H \'1.8g/  
ZCV i ZWo  
template <> 64]8ykRD-  
class holder < 2 > DEbMb6)U  
  { /0$fYrg>J  
public : ~Z!YB,)bp  
template < typename T > <fF|AbC:  
  struct result_1 noM=8C&U  
  { 1vxQ`)a  
  typedef T & result; Gp+\}<^ Z  
} ; '.M4yif \g  
template < typename T1, typename T2 > 43]y]/do  
  struct result_2 v5@M 34  
  { s;Gg  
  typedef T2 & result; Sc/$ 2gSG  
} ; <XQwu*_\  
template < typename T > (m6V)y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [cco/=c  
  { lcy<taNu)  
  return (T & )r; j9l32<h7]  
} 3 ^K#\*P  
template < typename T1, typename T2 > Ga-cto1Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cpALs1j:  
  { LrT EF j  
  return (T2 & )r2; \P")Eh =d  
} V)l:fUm2  
} ; `*BV@  
6q>}M  
6B|i-b $~  
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> >。 :`Ut.E~.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,.}%\GhY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6`20  
9 M%Gnz  
return l(i, j) = r(i, j); G]N3OIw&8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &1R#!|h1W  
&pjj  
  return ( int & )i; H7z)OaM  
  return ( int & )j; C*3St`2@9  
最后执行i = j; J7^ UQ  
可见,参数被正确的选择了。 $;'M8L  
Z)2d4:uv  
~LZrhwVj$  
GZ,MC?W  
=B5{7g\  
八. 中期总结 N5,LHO  
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: b9m`y*My  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I:G8B5{J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {-8Nq`w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor goA=U  
elQjPvb  
Z\xnPhV  
*OznZIn  
BAY e:0  
I`H&b& .`  
九. 简化 8V 4e\q  
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。 xPPA8~Dm*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y0T:%  
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: af %w|M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AU}kIm_+  
  +-*/&|^等 Nw$OJ9$L>  
2. 返回引用。 IGQBTdPUa  
  =,各种复合赋值等 At?|[%< `  
3. 返回固定类型。 Q?1J<(oq9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {59 >U~  
4. 原样返回。 4=/jh:h  
  operator, XsQ81j.  
5. 返回解引用的类型。 E;{RNf|  
  operator*(单目) GWWg3z.o"W  
6. 返回地址。 f? @Qt<+k  
  operator&(单目) @#OL{yMy  
7. 下表访问返回类型。 8=TC 3]  
  operator[] \fiy[W/k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /51$o\4 S  
  operator<<和operator>> ]oVP_ &E  
D 5n\h5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dk nM|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A,~KrRd  
nJ]7vj,rB  
template < typename Left > 4 ZnQpKg  
struct value_return |1(x2x%}D^  
  { |+W{c`KL  
template < typename T > -X!<$<\y;  
  struct result_1 ;!A8A4~nu  
  { Z@Zg3AVU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "aF2:E'  
} ; F |BY]{  
bs?\ )R5/  
template < typename T1, typename T2 > ~`FRU/@r  
  struct result_2 g9|OhymB  
  { {)lZfj}l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M,@M5o2u  
} ; m+;U,[%[*E  
} ; n=V|NrU  
<O0tg[ub  
i0K 2#}=^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P dqvXc  
?Y3i-jY  
下面我们来剥离functor中的operator() Zf3(! a[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VsL,t\67  
G\dPGPPM  
return l(t) op r(t) i/+^C($'f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Os'E7;:1h  
return op l(t) //BJaWq  
return op l(t1, t2) x-k-Pd  
return l(t) op h~\k;ca  
return l(t1, t2) op Si]?4:E7=  
return l(t)[r(t)] 9 d a=q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (WC =om  
[mu8V+8@d4  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #$xtUCqX  
单目: return f(l(t), r(t)); pNOE KiJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~6n|GxR.[  
双目: return f(l(t)); PiM(QR  
return f(l(t1, t2)); i@nRZ$K  
下面就是f的实现,以operator/为例 2|lR@L sr  
zPp22  
struct meta_divide N^$q;%  
  { #%k_V+o3  
template < typename T1, typename T2 > W ,6q1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iv_3R}IbX  
  { JI]Lz1i  
  return t1 / t2; f&4+-w.:V|  
} y EfAa6  
} ; s(3u\#P  
m_oUl(pk  
这个工作可以让宏来做: _Sfu8k>):  
~6kF`}5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n'^`;-  
template < typename T1, typename T2 > \ |.$B,cEd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F$tzsz,9n  
以后可以直接用 Nuot[1kS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *sU,waX  
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 >;,23X  
(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。。。) /B?wn=][  
G{fPQ=  
]vz6DJs  
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 g4=1['wW  
t;VMtIW+E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c=\_[G(  
class unary_op : public Rettype wi7Br&bGi  
  { #~-Xt! I  
    Left l; f|B\Y/*X  
public : e8> X5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {AD-p!6G  
i*N2@Z[  
template < typename T > Lm=EN%*#9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]^>Inh!  
      { bT2c&VPCE  
      return FuncType::execute(l(t)); {U_ ,y(V  
    } 7QTS@o-  
6AJ`)8HX  
    template < typename T1, typename T2 > wE.jf.q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m<3. X"-  
      { P_0X+Tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y QC.jnb2  
    } '6qH@r4Z<  
} ; WuY#Kx~2  
,jC~U s<  
)u Hat#  
同样还可以申明一个binary_op [>?|wQy>=  
4z5qXI/<m4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rhPv{6Z|7  
class binary_op : public Rettype +BtLd+)R  
  { <tbs,lcw;  
    Left l; 6Zn[l,\  
Right r; uo]\L^j   
public : IrCl\HQN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qpe9?`vVX  
oQ]FyV  
template < typename T > Ry X11XU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *(yw6(9%  
      { c{1)- &W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R P~67L  
    } N*Q*>q  
B"> Ko3  
    template < typename T1, typename T2 > yO7H!}y_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A2\hmp@A@7  
      { cD`?" n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $m5Iv_  
    } N<<wg{QO  
} ; #@BhGB`9Qt  
yxu7YGp%  
|khFQ(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .$cX:"_Mk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n%36a(] t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <(Ar[Rp  
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。 2 oL$I(83  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C<a&]dN/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 K{I"2c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5Xxdm-0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :dbO|]Xf  
下面是修改过的unary_op Y54yojvV  
>V)#y$Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $bMmyDw  
class unary_op y{(Dv}   
  { 09vVCM;DY  
Left l; e/ g9r  
  C3=0 st$  
public : U+B{\38  
[Y`E"1f2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |4/rVj"  
s7}-j2riq  
template < typename T > {Q$8p2W  
  struct result_1 ImB5F'HI$  
  { :&&s*_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @Zhd/=2[  
} ; )Dhx6xM[a  
T"H"m4{'  
template < typename T1, typename T2 > 9f& !Uw_W  
  struct result_2 X*7VDt=  
  { ,tZL"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3jfAv@I~  
} ; f\$_^dV  
+pK35u  
template < typename T1, typename T2 > VPO~veQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PQ_A^95  
  { AwuhF PG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w#BT/6W&G  
} OD Ry  
2H8\P+  
template < typename T > cna%;f.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w ?"M  
  { (O!CH N!:  
  return OpClass::execute(lt(t)); &%(Dd  
} `N}V i6FG  
QaE!?R  
} ; (8ct'Q;  
PVxu8n  
~S~+'V,d  
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 @v&P;=lU  
好啦,现在才真正完美了。 w?*79 u  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?)<zzL",  
op-\|<i  
template < typename Right > /ioBc}]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QS4~":D/C  
  { S~m8j |3K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nRX'J5Q m<  
} (u@X5O(a  
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。 8yOhKEPX  
o+k*ia~Fa  
=_N $0  
!w/fw Oo  
VS`{k^^  
十. bind OqH3. @eK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7&jq  =  
先来分析一下一段例子 3TV4|&W;  
* _usVg  
8qfXc ^6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @Wm:Rz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NTK9`#SA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rN.8-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 aS>cXJ;=  
我们来写个简单的。 }[c.OJ:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZhRdml4U2  
对于函数对象类的版本: iM1E**WCtv  
f*xv#G  
template < typename Func > KT(v'KE 1  
struct functor_trait w4Hq|N1-Y  
  { C*RPSk  
typedef typename Func::result_type result_type; e`JWY9%  
} ; [ gR,nJH.  
对于无参数函数的版本: eMn'z]M&]  
PN J&{4wY  
template < typename Ret > HHgv, bC!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 23ho uS   
  { ei}(jlQp  
typedef Ret result_type; T~ XKV`LQ  
} ; 3)e{{]6  
对于单参数函数的版本: kQ2WdpZ/  
<dXeP/1w`  
template < typename Ret, typename V1 > I+3=|Ve f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fX\y/C  
  { qv:DpK  
typedef Ret result_type; Wi\k&V.mE  
} ; \fvm6$ rZ^  
对于双参数函数的版本: ^rY18?XC+:  
OYmutq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]70ZerQ~L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &VCg`r-{~  
  { EK Q>hww8  
typedef Ret result_type; )@tHS-Jf  
} ; -~_|ZnuM9  
等等。。。 y>T>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s`v$r,N0  
y La E]  
template < typename Func > Be\@n xV[  
struct func_return Jko=E   
  {  Bw+ ?MdS  
template < typename T > :7Uv)@iUk  
  struct result_1 rY@9nQ\>g  
  { {+5Ud#\y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q_0_6,Opb  
} ; 23'<R i  
_2<UcC~  
template < typename T1, typename T2 > 4Xwb`?}-  
  struct result_2 nHZhP4W  
  { E*,nKJu'r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f1U8 b*F<  
} ; v7hw%9(=  
} ; m9D Tz$S.  
v<(+ l)Ln  
(KPD`l8.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #2Vq"Zn  
yVKl%GO  
template < typename Func, typename aPicker > GlC(uhCpV  
class binder_1 *L Y6hph"  
  { OOABn*  
Func fn; bkpN`+c  
aPicker pk; <{YzmN\Z  
public : 23'{{@30  
FKhgUnw  
template < typename T > %z.d;[Hs  
  struct result_1 DqmKD U  
  { /+ais 3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JFNjc:4{0  
} ; !HhF*Rlr  
s%~Nx3,  
template < typename T1, typename T2 > 0~[M[T\  
  struct result_2 Nm-E4N#'i  
  { 0;OZ|;Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Dw% d;  
} ; n\BV*AH  
*/@I$*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @~5Fcfmm  
_^ n>kLd$  
template < typename T > {%&04yq+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0G Q8} r  
  { 6g#E/{kQw  
  return fn(pk(t)); X(8LhsP  
} iO18FfM_  
template < typename T1, typename T2 > -r~9'aEs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <*/Z>Z_c2  
  {  b=Ektq  
  return fn(pk(t1, t2)); @LS%uqs  
} [a~@6*=  
} ; 3Q7PY46  
7Xh @%[   
)"2eN3H/  
一目了然不是么? &t!f dti  
最后实现bind tuY= )?  
9JILK9mVO  
8|L5nQ  
template < typename Func, typename aPicker > *&+zI$u(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W(-son~I  
  { e(&u3 #7Nn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )Q}Q -Zt  
} R,OT\FQ<  
\TDn q!)?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }6{00er  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8f%OPcr&  
WOeLn[  
十一. phoenix p=i6~   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xw|-v$'y  
v v5rA 6+  
for_each(v.begin(), v.end(), J^PFhu  
(  R; &k/v  
do_ hD,|CQ  
[ 7,uD7R_  
  cout << _1 <<   " , " [;:ocy  
] CkV -L4Jq  
.while_( -- _1), r5$!41   
cout << var( " \n " ) iex]J@=e  
) {FILt3f;  
); * {p:C  
i!(5y>I_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x~D8XN{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2<'ol65/c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :eevc7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R 4DfqX  
:RBeq,QaO  
 >Af0S;S  
template < typename Cond, typename Actor > OKu~Nb*  
class do_while Z\n^m^Z =  
  { <1_3`t  
Cond cd; qn}VW0!  
Actor act; iVmy|ewd  
public : 8R(l~  
template < typename T > hwi_=-SL  
  struct result_1 pm[i#V<v  
  { 66_=bd(9  
  typedef int result_type; |X6R 2I  
} ; Rz*GRe  
6 lEv<)cC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vuJEPn%  
e$rPXRf  
template < typename T > T+%P+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #)S&Z><<  
  { 7lwFxP5QT  
  do ) <w`:wD  
    { U5?QneK  
  act(t); 5HY0 *\  
  } ;!3: 3;  
  while (cd(t)); P1$D[aF9$  
  return   0 ; dAM]ZR<  
} V <ilv<  
} ; S5UQ   
GE !p  
WU,b<PU &  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). axN\ZXU  
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。 C!6D /S  
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。 |=:hUp Jp  
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。 r;wm`(e  
下面就是产生这个functor的类: Z:2%gU&W  
)?6%d  
(W[]}k ;  
template < typename Actor > # |OA>[  
class do_while_actor s<3M_mt  
  { q; C6ID`  
Actor act; GsiKL4|mj  
public : sl P>;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j|XL$Q  
-q? ,  
template < typename Cond >  ]4K4Nh~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X7tBpyi  
} ; _U^G*EqL*  
vCOtED*<  
>>8{N)c5E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?<Mx*l  
最后,是那个do_ nm %7e!{m  
Re*~C:  
4 DV,f2:R4  
class do_while_invoker K7i@7  
  { 2dbn~j0  
public : KUHkjA_  
template < typename Actor > Dg}EI^ d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $IdU  
  { eIhfhz?Q;#  
  return do_while_actor < Actor > (act); "/3YV%to-#  
} {)Shc;Qh  
} do_;  um2}XI  
Wq}W )E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  <$K7f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f=8{cK0j  
最后来说说怎么处理break和continue 4VC8#x1  
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。 q_"w,28  
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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