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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R^6]v`j;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .h-k*F0Ga)  
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, Zt \3y  
Y;=GM:*H  
]# ;u]  
kS62]v]  
  class filler F%I*m^7d  
  { uQl=?0 85  
public : Rhzcm`"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Og1Hg B3v  
} ; PNpH)'C|  
&UQP9wS4v  
r!c7{6N  
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: GrA}T`]  
#]2,1dJ  
RY}:&vWDk  
ob K6GG?ZE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4oPr|OKj{*  
W]5sqtF;6  
[Qn=y/._r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r)gtx!bx  
uA%cie  
08z?i  
\ccCrDz  
二. 战前分析 B/K{sI  
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。 qf*e2" ~v  
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 b?:SCUI  
 z:d+RMA  
/t04}+,e ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l(3\ekU!  
  /* --------------------------------------------- */ l8 XY  
vector < int *> vp( 10 ); ]Z>zf]<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :@,UPc-+  
/* --------------------------------------------- */ ui&^ m,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]g]~!":  
/* --------------------------------------------- */ ogJ>`0 +J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A}CpyRVCn  
  /* --------------------------------------------- */ t+aE*Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Fv3:J~Yf  
/* --------------------------------------------- */ J5zu}U?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "v+%F  
p><DA fB  
`l-R?C?*!  
"uU[I,h  
看了之后,我们可以思考一些问题: q;<Q-jr&O  
1._1, _2是什么? ~2}^ -,  
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。 (*G'~gSX  
2._1 = 1是在做什么? ++CL0S$e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8]&lUMaqVZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S%7%@Qs"%  
1-}$sO c  
r'J3\7N!u  
三. 动工 W C3b_ia  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sx][X itR+  
ZIJTGa}B q  
HE*P0Y f=  
x=3+@'  
template < typename T > }J] P`v  
class assignment C-;}a%c"  
  {  p/?TU  
T value; :snn-e0l  
public : }>m3V2>[  
assignment( const T & v) : value(v) {} N4wMAT:h  
template < typename T2 > D}K/5iU]a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lPn&,\9@~  
} ; _R;+}1G/  
^j g{MTa  
etL)T":XV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vA#?\j2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Kvh6D"  
jAOD&@z1  
1~9AQ[]w8  
(N$$N:ac[t  
  class holder G9jlpf5>  
  { !@@rO--&  
public : hionR)R4  
template < typename T > Xj;5i Vq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -1 _7z{.  
  { 9p9-tJfH.  
  return assignment < T > (t); R,ddH[3  
} Lz;E/a}s  
} ; g<PdiVp+  
Z.mnD+{  
ot.R Gpg%  
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: :]-? l4(%  
AV?<D.<  
  static holder _1; ^<nN~@j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !d=Q@oy5  
qYR+qSAJP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gb@ |\n  
而不用手动写一个函数对象。 bHH=MLZR:  
.@;,'Xw1~  
s`"ALn8m  
.X(ocs$}  
四. 问题分析 # fl%~Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pd X"M>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &<%U7?{~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kC2_&L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mq$N ra  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m7~[f7U  
1w|V'e?kb  
五. 问题1:一致性 &)|3OJ'o  
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?| o*1t)HL<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &-6 D'@  
k0R;1lZ0n  
struct holder |A@Gch fd  
  { =v]eQIp  
  // 3a#j&]  
  template < typename T > 9@|X~z5E  
T &   operator ()( const T & r) const Y/w) VV  
  { 9 ulr6  
  return (T & )r; fO{E65uA  
} _G5M Q%z  
} ; yy-\$<j  
zVs|go>F  
这样的话assignment也必须相应改动: =.Q|gZ   
#%g~fh  
template < typename Left, typename Right > U[8Cg  
class assignment ()+;KF8  
  { 5-pz/%,  
Left l; er0ClvB  
Right r; n"{oj7E0a  
public : :}18G}B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GQ8r5V4:  
template < typename T2 > `g iCytv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4c=oAL  
} ; y3!=0uPf  
DqHVc)9  
同时,holder的operator=也需要改动: ^y"$k  
=7`0hS<@F  
template < typename T > 7a:mZ[Vh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;{~F7:i  
  { __V6TDehJ$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;zO(bj>  
} WwDxZ>9jw  
S Yvifgp  
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。 V F'! OPN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VNbq]L(g  
Lay+)S.ta[  
return l(rhs) = r; Az2$\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 < &'r_m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R`:NUGR  
ZR'q.y[k)  
template < typename Tp > U < p kg  
class constant_t {q:o}<-L+  
  { HH|&$C|64  
  const Tp t; a".uS4x  
public : Wwf#PcC]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mr(~ *  
template < typename T > Yn}_"FO'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |8"~ou:.  
  { -$4%@Z  
  return t; WLWE%bDP  
} 3Ecm Nwr  
} ; Cs %-f"  
 G?]E6R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EhybaRy;C  
下面就可以修改holder的operator=了 ?fEX&t,'  
hqY9\,.C  
template < typename T > ${ ~UA 6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MNiu5-g5  
  { p\8cl/~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \6Ze H  
} J7.bFW'  
1h+!<c q  
同时也要修改assignment的operator() [lA[w Cw  
8P!dk5 ,,O  
template < typename T2 > Sh]x`3 ).  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @"HR"@pX  
现在代码看起来就很一致了。 @:xO5L}Io  
D.<CkD B  
六. 问题2:链式操作 zHB{I(q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >{4pEy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zux+ooU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8y!fqXm%)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 N)h>Ie  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .VmI4V?}h  
ZjEO$ ts=@  
template < typename T > 5 ^iU1\(L  
struct result_1 G6eC.vU]j  
  { xM;gF2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jl2nRo  
} ; ) ZOmv  
ZZE  
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: q'2PG@  
g#_?Vxt  
template < typename T > u6y\GsM.a  
struct   ref 5! Z+2Cu]  
  { _:'m/K3Ee  
typedef T & reference; ?/)5U}*M0T  
} ; =O)JPo&iwY  
template < typename T > M Zw%s(lv  
struct   ref < T &> G"TPu _g  
  { _u;^w}0  
typedef T & reference; #fGb M!3p  
} ; DcbL$9UI  
Bw*z4qb{yH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vt mO  
d!KX.K\NM,  
template < typename T > !nj%n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \MtiLaI"  
  { ~~zw[#'  
  return l(t) = r(t); jD^L<  
} 9v cUo?/  
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。 |k/;.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \Zf&&7v  
Ip4NkUI3T  
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 sp**Sg)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -t6d`p;dR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R[&lk~a{=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4!k={Pd  
最后的布局是: fe37T@  
                Add EkSTN  
              /   \ Lf0Hz")  
            Divide   5 y-n\;d>[(  
            /   \ EJWMr`zdn  
          _1     3 }7=a,1T  
似乎一切都解决了?不。 DAu|`pyC%  
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。 Xq>e]#gR  
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。 -;P<Q`{I  
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: N^ D/}n  
z{#F9'\&  
template < typename Right > Y[~6f,?^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]Hd 0 Y%  
Right & rt) const 50DPzn  
  { :LBe{Jbw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q<yH!  
} (C-z8R Z6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WQ5sC[&   
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。 &YT7>z,  
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。 Bd NuhV`0  
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。 i9!Urq-  
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。 =|U2 }U;  
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? 4G>|It  
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: _kY5 6  
zi?'3T%Ie  
template < class Action > ^CK)q2K>[  
class picker : public Action J.<%E[ z  
  { ax^${s|{-  
public : 6ZG)`u".("  
picker( const Action & act) : Action(act) {} owMH  
  // all the operator overloaded T![K i  
} ; .897Z|$VB  
2 !;4mij,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g Go  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rp'fli?0e  
tt^ze|*&t  
template < typename Right > \PLV]%3,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <;6])  
  { D@^F6am%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bf74 "  
} :T\WYKX3C  
Nu_ w@T\l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G wW#Ww;Oc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kQ#eWk J,  
*c AoE l  
template < typename T >   struct picker_maker `>sqP aD  
  { DYWC]*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N6J$z\ P  
} ; ]JD$fS=_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R&4E7wrdP  
  { uf;q/Wr  
typedef picker < T > result; Vd?v"2S(9  
} ; '!.;(Jo  
q~^:S~q  
下面总的结构就有了: Dz50,*}J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 13QCM0#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8zc!g|5"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 + kF[Oh#  
至此链式操作完美实现。 Un/fP1  
%b{!9-n}  
^ Wl/  
七. 问题3 c}QJ-I   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aqM_t  
!n{c#HfG  
template < typename T1, typename T2 > Yjl0Pz .q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }-L@AC/\#  
  { t3GK{X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d_,tXV"z&  
} 4jz]c"p-  
yQA[X}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: epbp9[`  
O5{XT]:  
template < typename T1, typename T2 > u.[JYZ  
struct result_2 ;Bb5KD  
  { vUK>4^{J5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _#4,&bh8  
} ; ,\M_q">npc  
:7ngVc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _B1uE2j9  
这个差事就留给了holder自己。 J:lwq@u  
    V[I<9xaE  
-$)Et|  
template < int Order > V`M,d~:Pr"  
class holder; ,xz^ k/.  
template <> 68c;Vb  
class holder < 1 > zrew:5*uZ  
  { .cF$f4>2  
public : Qf|}%}% fp  
template < typename T > "?{yVu~9  
  struct result_1 PbPP1G')  
  { ]= NYvv>H  
  typedef T & result; Dq?HUb^X  
} ; +zdkdS,2<  
template < typename T1, typename T2 > )A0&16<  
  struct result_2  7q:bBS  
  { YgiGI <U  
  typedef T1 & result; 2A%T!9J3  
} ; 9-Qtj49  
template < typename T > 5dp#\J@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "J5Pwvs-  
  { Rdg0WT*;j  
  return (T & )r; M0zD)@  
} W`'|&7~  
template < typename T1, typename T2 > #(IMRdUf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )M N yOj  
  { #Q@6:bBzv  
  return (T1 & )r1; XC1lo4|  
} ;0!Wd  
} ; 9,5II0N L  
62x< rph  
template <> &&]!+fTZ\(  
class holder < 2 > $M`;."  
  { sYA-FO3gh  
public : 'TrrOq4  
template < typename T > G r|@CZq  
  struct result_1 I=%sDn  
  { 4@e!D Du  
  typedef T & result; [T}]Ma*CS  
} ; /V<`L  
template < typename T1, typename T2 > tMZ(s  
  struct result_2 ?+O|mX}`-  
  { d95N$n   
  typedef T2 & result;  GQ0(&I  
} ; W79A4l<  
template < typename T > c '+r[rSn1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;]M67ma7C  
  { 'D"K`Vw  
  return (T & )r; R[9PFMn  
} (MoTG^MrBY  
template < typename T1, typename T2 > 9BD|uU;0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }PIB b  
  { (I[h.\%  
  return (T2 & )r2; '(pd k  
} d+2O^of:T  
} ; J8v:a`bX&  
7oe@bS/Z  
M y"!j,Up  
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> >。 C9g~l}=$&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9T,QW k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '}`hY1v  
O 4Pd N?  
return l(i, j) = r(i, j); '+I 2$xE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K}=8:BaUL  
w52HN;Jm  
  return ( int & )i; DYKV54\ue  
  return ( int & )j; eAYW%a  
最后执行i = j; ~`>26BWQz  
可见,参数被正确的选择了。 )4)iANH?  
`;qv}  
xFm{oJ!]&  
C$RAJ  
Omh&)|Iql  
八. 中期总结 Fl+tbF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]t*P5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FV6he [,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tbzvO<~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q\b ?o!# _  
,o>pmaoLs  
eN<pU%7  
\m~\,em  
jbhJ;c:  
1xdESorX(  
九. 简化 _IKP{WNB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @j\?h$A/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LYy:IBI7_  
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: T3t~=b>&L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ul713Bjz  
  +-*/&|^等 {8Jk=)(md  
2. 返回引用。 <#p|z`N  
  =,各种复合赋值等 =7]Q6h@X  
3. 返回固定类型。 aBVEk2 p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3@F+E\k  
4. 原样返回。 c7l!G~yx'  
  operator, So\|Ye  
5. 返回解引用的类型。 X|damI%  
  operator*(单目) !Zyx$2K  
6. 返回地址。 y|+~>'^JR  
  operator&(单目) p]V-<  
7. 下表访问返回类型。 R#7+  
  operator[] @Wx`l) b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \, %o>M'  
  operator<<和operator>> }u3H4S<o  
;c m wh<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 spU!t-n67  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J'\eS./w|  
W#Hv~1  
template < typename Left > QK3j_'F=E  
struct value_return IQlw 914  
  { q:- ]d0B+  
template < typename T > l q\'  
  struct result_1 F'UguC">  
  { Dmm r]~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fs3 -rXoB  
} ; tgvpf /cQ  
bco[L@6G$  
template < typename T1, typename T2 > y800(z  
  struct result_2 0(hv#C4  
  { orQV'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 17n+4J]  
} ; V^Mf4!A(y  
} ; wKi}@|0[@  
}KD7 Y  
4l%?mvA^m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6& &}P79  
Pi"~/MGP$  
下面我们来剥离functor中的operator() iFwyh`Bcg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YM`:L  
vNK`Y|u@  
return l(t) op r(t) ezg^5o;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p'Y&Z?8  
return op l(t) '?`@7Eol  
return op l(t1, t2) u1pc5 Y{  
return l(t) op E*r  
return l(t1, t2) op @tE&<[e  
return l(t)[r(t)] Rg8m4xw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s}[A4`EWH  
;o_V!< $  
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: 43{_Y]  
单目: return f(l(t), r(t)); PQU3s$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w;yiX<t<  
双目: return f(l(t)); z@Z_] h  
return f(l(t1, t2)); kyRh k\X  
下面就是f的实现,以operator/为例 S6Xb*6  
cXOje"5i  
struct meta_divide -40'[a9E  
  { ]F"(OWW  
template < typename T1, typename T2 > r sX$fU8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TXd5v#_vo  
  { oeu|/\+HW  
  return t1 / t2; daA47`+d  
} )]c]el@y  
} ; LXh@o1  
KJ0xp h f  
这个工作可以让宏来做: L@1,7@  
J$6-c' 8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JVUZ}#O  
template < typename T1, typename T2 > \ F_Z&-+,*3t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b(.-~c('  
以后可以直接用 Xr@l+zr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ih+*T1#:(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IFd )OZ5  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Xq8uY/j  
,YP1$gj  
"<PoJPh  
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 [):{5hMA  
97qtJ(ESI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5"-una>D  
class unary_op : public Rettype 9*}iBs  
  { &\J?[>EJ.  
    Left l; V-D}U$fw  
public : Sk6b`W7$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;mf4 U85  
%XEKhy  
template < typename T > 0On? {Bw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qYgwyj=4  
      { kfMhw M8kP  
      return FuncType::execute(l(t)); QHHW(InG<  
    } ~")h E%Kl}  
(R4PD  
    template < typename T1, typename T2 > sBP}n.#$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LJRg>8  
      { ZNzR `6}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _'! aj +{  
    } &\;<t, 3A~  
} ; T[5gom  
P &;y] ,)E  
7ei>L]gm%  
同样还可以申明一个binary_op Q!4i_)rM  
 ${A5-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (v|r'B9 b  
class binary_op : public Rettype l^DINZU@  
  { +V)qep"  
    Left l; l,*yEkU  
Right r; JP{UgcaF  
public : k sB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q+YuVQ-fx  
SQq6X63 \  
template < typename T > 1^Kj8*O8e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yw6DJY  
      { 6B7<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1vB-M6(  
    } eq^TA1>T  
vS7/~:C  
    template < typename T1, typename T2 > nkCecwzr-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *ZGX-+{  
      { N=OS\pz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )>(L{y|uYX  
    } gKmX^A5<  
} ; GE%2/z p  
u~" siH  
./5jx2V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :z B}z^8-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Sa%zre@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kP)YgkE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FhWmO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @@'nit  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 uWUR3n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3LKB;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M,crz  
下面是修改过的unary_op ao)Ck3]  
*f79=x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K1:a]aU?Iu  
class unary_op :ar?0  
  { xKY$L*  
Left l; HbNYP/MN3  
  Q m $(  
public : -u6}T!  
o:_^gJ+|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sT)6nV  
,VAp>x+O  
template < typename T > . 3Gn ZR,L  
  struct result_1 Q(lku"U'  
  { BR;QY1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %m oJF1  
} ; Iph3%RaE  
tC2N >C[N  
template < typename T1, typename T2 > ;SfNKu  
  struct result_2 U);OR  
  { 4py(R-8\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 ojhh7<  
} ; 9u?(^(.  
L59bu/LfL  
template < typename T1, typename T2 > HeCcF+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XdcG0D^  
  { 9ftN8Svw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]$3+[9x'  
} mV<i JZh  
CoJ55TAW  
template < typename T > ^"1TPd|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cFLd)mt/  
  { 4GVNw!V  
  return OpClass::execute(lt(t)); T'8RkDI}-  
} YZibi  
X6xx2v%D  
} ; [Gh"ojt]w  
opdu=i=E  
Qu`n&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rnu e(t  
好啦,现在才真正完美了。 k_!+V`Ro#  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~wTX >qV  
X:Q$gO?[4  
template < typename Right > gA_krK ,Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r=qLaPG  
  { yIOLs}!SF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qbXz7s*{  
} fE^uF[-7?  
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。 job[bhK'Jt  
$_)=8"Sn  
,<sm,!^<r  
{DT4mG5  
eZNitGaU  
十. bind DF'8GF&Rp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |1"!k A  
先来分析一下一段例子  Vu [:A  
hY+R'9  
!h>D;k6 e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R uLvG+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }kE87x'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J='W+=N  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .B>B`q;B  
我们来写个简单的。 L~dC(J)@ZI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YdI0E   
对于函数对象类的版本: vBNZ<L\|a  
}~Q5Y3]#~  
template < typename Func > 5[4Z=RP  
struct functor_trait _UkmYZ/  
  { ) r9b:c\  
typedef typename Func::result_type result_type; o 7G> y#Y  
} ; f jI#-  
对于无参数函数的版本: Wr>(#*r7q  
pCC7(Ouo  
template < typename Ret > 4 \p -TPM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x l0DN{PG  
  { aX^+ O,  
typedef Ret result_type; Pdw#o^Iq^  
} ; zE`R,:VI  
对于单参数函数的版本: 0+EN@Y^dAV  
Uki9/QiX>  
template < typename Ret, typename V1 > 8Bpip  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .^[_ V  
  { .$ Bwb/a  
typedef Ret result_type; %9o+zg? RJ  
} ; M^6$ MMx  
对于双参数函数的版本: 1zjaR4Tf  
Ax!Gu$K2o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kZVm1W1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z/1{OL  
  { xMI+5b8  
typedef Ret result_type; 0Q~@F3N-\>  
} ; O"*`'D|hK  
等等。。。 ni6r{eSQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TJaeQqob  
sS!w}o2X  
template < typename Func > &[@\f^~  
struct func_return :.iyR  
  { S &JJIFftO  
template < typename T > 5+P@s D  
  struct result_1 gLQ #4H  
  { ^7aN2o3{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >fzwFNdo  
} ; sG,+  
Y)XvlfJ,h?  
template < typename T1, typename T2 > >t3'_cBC!  
  struct result_2 g:<?  
  { M=y0PCD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }"zC >eX&  
} ; }q!_!q,@  
} ; KrKu7]If6#  
;;V\"7q'  
KWhZ +i`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 - 8bNQU  
}rbZ&IN\?E  
template < typename Func, typename aPicker > 6;oe=Q:Q  
class binder_1 ;GsQR+en  
  { /N)5 3!LT  
Func fn; 8LJ{i%  
aPicker pk; !@g)10u  
public : 1f4 bt6[  
},c,30V'  
template < typename T > IfV  3fJ7  
  struct result_1 kWL.ewTiex  
  { 4;KWG}~[o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0JY WrPR  
} ; <7n]Ai@Y  
1H{jy^sP7  
template < typename T1, typename T2 > R$m`Z+/@  
  struct result_2 iOqk*EL_r\  
  { 7Kf}O6nE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (~s|=Hxq|-  
} ; f9TV%fG?  
Cca0](R*&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8o-bd_  
_:J*Cm[q  
template < typename T > sR=/%pVN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v6uxxsI>Hm  
  { ;(6P6@+o  
  return fn(pk(t)); *P2[qhP2  
} ?KWj}| %  
template < typename T1, typename T2 > *'R#4@wmP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A0xC,V~z  
  { ~kKrDLW+  
  return fn(pk(t1, t2)); x#8w6@iPQ  
} J]pa4C`  
} ; eThy+  
I@ \#up}  
"5!BU&   
一目了然不是么? .g% Y@r)=5  
最后实现bind 2KI!af[I  
]hTb@.  
RL}KAGK  
template < typename Func, typename aPicker > YQ(Po!NI\'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2t1I3yA'{z  
  { NZXjE$<Vr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Lz4eh WntO  
} Bw< rp-  
Z1,gtl ?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hs0pW5oZ  
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。 .36^[Jsz":  
&ak6zM  
十一. phoenix gPEqjj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y,m2(V  
H{fM%*w  
for_each(v.begin(), v.end(), 6)*xU|fU  
( $=aI "(3&  
do_ (P@Y36j>N  
[ or?%-)  
  cout << _1 <<   " , " X K>&$<5{  
] t\R; < x  
.while_( -- _1), RiFw?Q+  
cout << var( " \n " ) ..KwTf  
) k#)Ad*t  
); t})$lM  
7_\Mwy{P  
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: g+[kde;(^  
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 kv?|'DN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -{g~TUz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9 $l>\.6  
``QHG&$ /  
83iCL;GS=  
template < typename Cond, typename Actor > cFZCf8:zB  
class do_while %3=J*wj>D  
  { NHaMo*xQ  
Cond cd; TD,nIgH`  
Actor act; RKkGITDk  
public : >PalH24]  
template < typename T > JMyTwj[7  
  struct result_1 f3PMVf:<  
  { z&+ zl6  
  typedef int result_type; )0CQP  
} ; H;KDZO9W  
@Hjea1@t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8X7{vN_3K  
yTAvF\s$(  
template < typename T > hWEnn=BW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H{`{)mS  
  { $k 2)8#\  
  do [*Ju3  
    { dcq#TBo8  
  act(t); O!R"v'  
  } w2"]Pl  
  while (cd(t)); --k:a$Nt  
  return   0 ; `T WN^0!]  
} Dy9\O77>  
} ; <8o(CA\  
@LX6hm*}  
M]EsS^/X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lrEj/"M  
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。 \8b6\qF/\  
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。 m *X7T  
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。 -l*g~7|j  
下面就是产生这个functor的类: ae`|ic  
UQ8bN I7  
Omyt2`q  
template < typename Actor > IF_DZ   
class do_while_actor \7 a4uc  
  { kDsIp=  
Actor act; Tj`5L6N;8  
public : ;+_8&wbqW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JdNF-64ky  
bI ITPxz  
template < typename Cond > _ Jc2&(;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <n0{7#PDqw  
} ; hKe30#:v  
yfe'>]7  
%%}A|,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^gR+S  
最后,是那个do_ ]qktj=p  
l\Ftr_Dk  
{BV4h%P]:  
class do_while_invoker XB\zkf_}Xc  
  { 6Z! y  
public : 'ZHdV,dd  
template < typename Actor > ; st\I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u?0d[mC  
  { ]> G&jd7  
  return do_while_actor < Actor > (act); igkz2SI  
} trYTs,KV  
} do_; z'MS#6|}  
~brFo2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QZYU0; VF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *Xr$/N  
最后来说说怎么处理break和continue &7[[h+Lb  
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。 =nRuY '  
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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