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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZJ8"5RW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ><xJQeW  
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, ER,!`C]  
Vji:,k=3\  
|)*9BN  
{,B. OM)J  
  class filler Wud-(19  
  { q8!X^1F7  
public : F4]=(T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NjbIt=y  
} ; 2jF}n*[OW  
8ByNaXMO6  
u<JkP <"S  
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: x~QZVL=:  
ntQW+!s;P  
/:@)De(S  
&LYH >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _BoYy JQH  
_<%YLv  
/'a\$G"%6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w0X})&,{`m  
FQ"ED:lks  
= N^Ec[u(l  
4rLc] >  
二. 战前分析 #T=e p0  
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。 `96MXP  
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 (#BOcx5J]  
dpvEY(Ds  
}g& KT!r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 39~te%;C7  
  /* --------------------------------------------- */ BtrMv6  
vector < int *> vp( 10 ); @E4ya$A)F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q`!^EyRA:^  
/* --------------------------------------------- */ ~t1?oJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DQ@M?~1hp  
/* --------------------------------------------- */ EXsVZg"#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'cqY-64CJZ  
  /* --------------------------------------------- */ NJCSo(O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &2nICAN[  
/* --------------------------------------------- */ L[^.pO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y@(EGfI  
/r8sL)D+  
^^g u  
"R\D:Olb#  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,3 [FD9  
1._1, _2是什么? t?H sfN  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mNlbiB  
2._1 = 1是在做什么? TBZhL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3hVuC1;"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 CfT(a!;Eox  
zY2x_}#Q\"  
i|rCGa0}  
三. 动工 \D1@UyE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DzIV5FG  
1)3'Y2N*  
oB(9{6@N  
EE*|#  
template < typename T > FX!Qd&kl1  
class assignment ;9<?~S  
  { ,$ Cr9R&/  
T value; <'48mip  
public : MDZPp;\)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6~l+wu<$  
template < typename T2 > -p"}K~lt:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NiMsAI@j  
} ; C`-CfZZ  
@; tM R|p  
x)pR^t7u8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m/q`k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cj=_WWo  
o;21|[z  
Tb!FO"o  
yg4#,4---b  
  class holder 1\)C;c,  
  { Jl1\*1"  
public : n5#QQk2  
template < typename T > hj\A-Yf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bYmk5fpRG  
  { &fsk ESV0  
  return assignment < T > (t); T7-yZSw -m  
} Dw>)\\n{Kl  
} ; QQ=Kj%R  
<\$?.tTZ {  
&Xc=PQ:I  
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: IgRi(q^b-  
P4LiU2C  
  static holder _1; 4|4 *rhwp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7{]L{j-  
MEM(uBYKOb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #xfav19{.  
而不用手动写一个函数对象。 EnmMFxu<  
qDqy9u:g  
#guK&?Fye  
G.$KP  
四. 问题分析 fQ1Dp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I Bko"|e@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pWn]$HaoG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M& )yr^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i(ZzE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I2-ue 63 ?  
~'|^|*}~Dj  
五. 问题1:一致性 ysCK_  
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?| G`/4 n@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *^RoI  
JDW/Mc1bh  
struct holder "Pu917_P  
  { ?]aVRmL  
  //  8hYl73#  
  template < typename T > ?2R!n" m-d  
T &   operator ()( const T & r) const 76] Z~^Y  
  { ^=a:{["@!  
  return (T & )r; A-d<[@d0  
} Z78i7k}  
} ; Sy]W4%  
_v(5vx_ {  
这样的话assignment也必须相应改动: #s ' `bF^  
2bG92  
template < typename Left, typename Right > FS!9 j8  
class assignment stMxlG"d  
  { Y; iI =U  
Left l; C(UWir3mW?  
Right r; Vk2%yw>  
public : L,!\PV|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dm$SW<!l|  
template < typename T2 > I[b{*g2Zw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7HQL^Q  
} ; 5!pNo*QK  
&ld<fa(w+2  
同时,holder的operator=也需要改动: %_!0V*X*  
rP,|  
template < typename T > [P0c,97_ H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j'Q0DF=GV  
  { ]HB1JJiS~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BG)zkn$  
} t,'J%)j  
v;-0^s/P  
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。 2^"! p;WQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kw} E0uY  
j+S&5C/{  
return l(rhs) = r;  *M$mAy<  
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。 ^hr # 1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ui-Y `  
4=`1C-v?q  
template < typename Tp > t=My=pG  
class constant_t V|F/ynJfA  
  { \){_\{&  
  const Tp t; Pa#Jwo  
public : X}5"ZLa7l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yakrsi/jV}  
template < typename T > UtC<TBr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \ So)g)K  
  { ZoYllk   
  return t; o( mA(h  
} Mn3j6a  
} ; Bn%?{z)  
*_m ER`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m:Rm(ga9  
下面就可以修改holder的operator=了 ]Nw ]po+  
m5a'Vs  
template < typename T > B*E"yB\NV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I[gPW7&S@  
  { ]JvjM,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H|,d`@U  
} ]&B/rSC  
[6 "5  
同时也要修改assignment的operator() HRQfT>"/  
V$:%CIn  
template < typename T2 > b|may/xWH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~p:hqi1+<+  
现在代码看起来就很一致了。 __1Hx?f  
H6>tto  
六. 问题2:链式操作 A>315!d"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qsN_EMgbdn  
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。 .W$9nbly  
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。 :Ig9n :  
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。 YHke^Ind  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (CtRU   
;Xqi;EA  
template < typename T > PR AP~P&^  
struct result_1 7q 5 \]J[  
  { ?)-anoFyVW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @3 +   
} ; q4'`qe  
??|,wIRz  
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: A[`c+&  
~(NFjCUY?  
template < typename T > 1K)9fMr]  
struct   ref p%X.$0  
  { Uq x@9z(  
typedef T & reference; /UY'E<wBx  
} ; nB[B FVkU  
template < typename T > 0S }\ML  
struct   ref < T &> cG3tn&AXi  
  { 09 f;z  
typedef T & reference; }5z!FXB  
} ; #N'9F&:V$  
%s5( ''a.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M1k_ldP  
|mdf u=  
template < typename T > 0R0_UvsXU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q$s)(D  
  { \ f VX<L  
  return l(t) = r(t); ^JY:$)4["  
} .b!HEi<F  
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。 ti]8_vP}*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x>Dix1b:.  
5p-vSWr !  
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 +# !?+'A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cg_tJ^vrY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^vzXT>t-M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;NAKU  
最后的布局是: ;<6S\  
                Add >}C:EnECy  
              /   \ Q84XmXm|  
            Divide   5 (y\.uPu!  
            /   \ P!)F1U]!  
          _1     3 hv#LKyp%  
似乎一切都解决了?不。 ^)$T`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7s{['t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }s#4m  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d7x6r3J$  
nJ1<8 p  
template < typename Right > F4~O-g.<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RUut7[r  
Right & rt) const p_fsEY  
  { LJ9#!r@H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5nmE*(  
} ;2MdvHhz1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8{7'w|/;.{  
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。 ]/%CTD(O  
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。 %+#l{\z  
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。 O`PQ4Q*F  
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。 #"H<k(-Cz  
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? y.gNjc  
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: ;7JyL|2  
us<dw@P7{  
template < class Action > &`-e; Xt  
class picker : public Action yV6U<AP$3  
  { <K/iX%b?  
public : >Il{{{\>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V.yDZ"  
  // all the operator overloaded nn">   
} ; `Cy;/95m  
- s{&_]A~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |y?W#xb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1p SEr6  
 ZLf(m35  
template < typename Right > A9Pq}3U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K!-iDaVI  
  { z_y@4B6>}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); & ##JZ  
} Z^KWYe'w  
fq):'E)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bQu@.'O!k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )o&}i3~Q  
>{0,dGm  
template < typename T >   struct picker_maker N~(?g7  
  { _PP-'^ U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8p/&_<mnW  
} ; =;?Maexp3$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^~bAixH^k  
  { <){J|O  
typedef picker < T > result; 92*"3)  
} ; `{}DLaD9  
"M %WV>  
下面总的结构就有了: ! ;Ctz'wz  
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。 E-?JHJloU  
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。 >bO}sx1?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K2tOt7M!  
至此链式操作完美实现。 lXnv(3j3*s  
V r T0S  
Dk g-y9  
七. 问题3 CzmB76zy.  
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。 Z22#lF\N  
K#y CZ2  
template < typename T1, typename T2 > d#I; e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yoBR'$-=  
  { X}&Y(kOT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _o>?\:A  
} ;4`%?6%  
LcHe5Bv%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -e*(+  
#/hXcF  
template < typename T1, typename T2 > cA!o xti  
struct result_2  '^,|8A2  
  { 7X.B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V?jot<|$  
} ; o& ?:pE  
#ePtfRzJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? A_5M\iN\  
这个差事就留给了holder自己。 AUr~b3< 6  
    Z.U8d(  
 ;W@  
template < int Order > !q^2| %  
class holder; -&np/tEu&  
template <> ;7mE%1X  
class holder < 1 > OX{2@+f#  
  { ^4a|gc  
public : h)X"<a++N  
template < typename T > 73+)> "x>  
  struct result_1 r}#,@<  
  { $~1~+s0$  
  typedef T & result; e:n3@T,R  
} ; $#J  
template < typename T1, typename T2 > @$o^(my  
  struct result_2 ;k,#o!>  
  { IvB)d}p  
  typedef T1 & result; iE"+-z\U  
} ; )Tf,G[z&ge  
template < typename T > {6;S= 9E\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oJ0ZZu?{D  
  { "J%dI9tM{  
  return (T & )r; 0NyM|  
} hoZM;wC  
template < typename T1, typename T2 > l}9E0^AS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yj*!t1qm  
  { BPypjS0?8  
  return (T1 & )r1; a]?o"{{+  
} 'w`9lIax  
} ; Q^oB`)k  
p+xjYU4^C  
template <> 7)l+h Z  
class holder < 2 > "jP{m; p  
  { dpB\=  
public : x I(X+d``  
template < typename T > A04E <nr  
  struct result_1 ~s) `y2Y  
  { <USr$  
  typedef T & result; z_t%n<OvK  
} ; <io;d$=}  
template < typename T1, typename T2 > e]3b0`E  
  struct result_2 G@1T!`  
  { |SwW*C  
  typedef T2 & result; %xP'*EaM?  
} ; E:$r" oS  
template < typename T > 4+B OS ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^ZDpG2(zk  
  { Y| F~w~Cb  
  return (T & )r; T1YbF/M'  
} /"7_75 t  
template < typename T1, typename T2 > G`FY[^:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4So ,m0v  
  { je5GZFQw  
  return (T2 & )r2; k6^!G"  
} :<R"Kk@  
} ; ]+@I] \S4  
$/$ 5{<  
C{FE*@U.  
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> >。 hta y-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {3|h^h_R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T9-2"M=|<  
WXJ%hA  
return l(i, j) = r(i, j); JnXVI!+JDL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "Rr650w[  
\@GKVssw  
  return ( int & )i; h)sQ3B.}A  
  return ( int & )j; l]Q<BV  
最后执行i = j; u=PYm+q{  
可见,参数被正确的选择了。 ]"VxEpqhM  
bt 0Q6v5  
,];QzENw  
W$Op/  
tZ_D.syBAc  
八. 中期总结 B1(T-pr  
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: 0z`-fQfK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^(T_rEp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;;7: l,vy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d\j[O9W>  
m 9.BU2.  
L IRdWGQ4  
Vae=Yg=fw  
mD go@ f  
wdQ%L4l  
九. 简化 ngC^@*XAw9  
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。 0E/,l``p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +L|-W9"@3  
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: %p8#pt\$7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w)xfP^M#  
  +-*/&|^等 i 3i  
2. 返回引用。 {6gY6X-R  
  =,各种复合赋值等 m-MfFEZ  
3. 返回固定类型。 "aJf W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V D.T=(  
4. 原样返回。 fW3NH7aUG  
  operator, >A ?,[p`<  
5. 返回解引用的类型。 )^LiAL h  
  operator*(单目) %O\zYtQR  
6. 返回地址。 \??20iz  
  operator&(单目) ^/DP%^D  
7. 下表访问返回类型。 3u~V&jl  
  operator[] %v, a3^Qu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $`6Q\=*R/  
  operator<<和operator>> cOvdC4  
4~Jg\@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 + vO; J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /DoSU>%hK  
tlpTq\;  
template < typename Left > JbXd9AMh2  
struct value_return ^H~g7&f9?N  
  { 8Ao pI3  
template < typename T > W|AK"vf  
  struct result_1 GVld]ioycG  
  { agp7zw=N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EdC/]  
} ;  } @4by<  
TWSx9ii!M:  
template < typename T1, typename T2 > JbLHW26pl  
  struct result_2 i.0.oy>  
  { ['Y"6[1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }5]7lGR  
} ; 9oTtH7%  
} ; 7)dCdO  
b;I zK'  
o3(:R0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JXF0}T)C  
!YENJJ  
下面我们来剥离functor中的operator() cN%@ nW0i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1}ws@hU  
s%i \z }/  
return l(t) op r(t) 7&3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FG)(,?q  
return op l(t) e)*-<AGwC  
return op l(t1, t2) }}u16x}*n  
return l(t) op k\KI#.>  
return l(t1, t2) op *~Sv\L  
return l(t)[r(t)] SGK 5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =;~*YD(%/  
#R*7y%cO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?(Ytc)   
单目: return f(l(t), r(t)); =+w!fy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Q}ByX  
双目: return f(l(t)); usR+ZQaA  
return f(l(t1, t2)); c;.jo?RR2  
下面就是f的实现,以operator/为例 4n6t(/]b<  
,C0D|q4/!.  
struct meta_divide 7[ZoUWx  
  { vE&K!k`  
template < typename T1, typename T2 > t_w2J=2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dQ=L<{(  
  { (CInt_dBw~  
  return t1 / t2; V)A7q9Bum  
} xv~Sk2Z+d  
} ; rr]-$]Q  
p9![8VU  
这个工作可以让宏来做: 8,-U`.  
K@tELYb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -S7i':  
template < typename T1, typename T2 > \ O'h f8w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dF$&fo%  
以后可以直接用 @K\ hgaQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 00/ RBs 5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H @5dj}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) vOo-jUKs  
NK6 ~qWsu  
zx7A}rs3oX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~- eB  
5Zn:$?7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m{ f+ !  
class unary_op : public Rettype aRy" _dZ2  
  { |J$ Bj?  
    Left l; ?D;7ut$~  
public : I(>j"H)cAF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m ;yIFO  
& tjL*/  
template < typename T > 7ygz52  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^~^=$fz  
      { h?p!uQ  
      return FuncType::execute(l(t)); {LBL8sG  
    } mC} b>\  
= OzpI  
    template < typename T1, typename T2 > r6vI6|1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~DP5Qi  
      { IO7cRg'-F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lC@wCgc  
    } F0tcVdv  
} ; OV|n/~  
2=7:6Fw  
)=AWgA  
同样还可以申明一个binary_op :+f6:3  
yVWt%o/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cCs@[D#O1  
class binary_op : public Rettype )M* Sg?L  
  { %xA-j]%?ep  
    Left l; (dwb{+HW  
Right r; RQU-]qQ8BM  
public : !uP8powO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pZKK7   
Oj '^Ww m  
template < typename T > $B`ETI9g-N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vg}+w Nt5  
      { ;?C`Jag x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |lN=q44I  
    } s9SUj^  
E: Ul_m8  
    template < typename T1, typename T2 > e5(c,,/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .|0$?w  
      { vI]V@i l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =R*IOJ  
    } p-*{x  
} ; cZ3A~dTOR  
A3|2;4t  
mbHMy[R  
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 9Zr6 KA{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +xQj-r)-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R)-~5"}~  
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。 >0?ph<h1[q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qv[w 1;U"  
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。。。 GJ:oUi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [8>#b_>  
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) J;ycAF~  
下面是修改过的unary_op z{/#/,V5D4  
8X/SNRk6p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vAjog])9s  
class unary_op h+w1 D}*  
  { WW-}c;cnK  
Left l; JFq<sY!  
  >7z(?nQYT^  
public : n[\L6}  
mR$0Ij/v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O"1HO[  
S[{,+{b0  
template < typename T > qB+OxyT&  
  struct result_1  Q.Y6  
  { w$j6!z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _&[-< cu  
} ; %qEp{itq  
rNICK2Ah  
template < typename T1, typename T2 > 1Se2@WR'  
  struct result_2 (:R5"|]@<x  
  { fi%lN_Ev?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >^SQrB   
} ; BZIU@^Q_Y[  
+0%Y.O/{  
template < typename T1, typename T2 > 0}M'>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EyHL&  
  { _ Td#C1g3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pcQgWjfS  
} ExF6y#Y G<  
h@J3+u<  
template < typename T > BU|)lU5)z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PP]7_h^ 2  
  { C3~O6<,Jh  
  return OpClass::execute(lt(t)); HkY#i;%N  
} i-. AD4  
2b Fr8FUt-  
} ; VxE;tJ>1  
, eSpt#M  
7jGfQ  
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 0}po74x*r  
好啦,现在才真正完美了。 v^ v \6uEP  
现在在picker里面就可以这么添加了: At !@Rc  
) )t]5Ys%;  
template < typename Right > %'VzN3Q5V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J&B5Ll  
  { I9x kqj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L uW""P/  
} Ucz=\dO1  
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。 }PM7CZSq  
5W=Jn?y2  
m -0EcA/  
\jZ)r>US"  
hZWkw{c  
十. bind eU.C<Tv:8  
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。 2B5Ez,'#x  
先来分析一下一段例子 x:h)\%Dg<  
c2L\m*^o  
!#W3Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dp4vybJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /%)(Uz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vP\6=71Y  
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。 / %iS\R%ca  
我们来写个简单的。 riRG9c |  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7r2p+LP[  
对于函数对象类的版本: #w8.aNU+]  
b|iIdDK  
template < typename Func > &VcO,7 A|  
struct functor_trait K /%5\h  
  { 0g; o6Fg  
typedef typename Func::result_type result_type; I!Mkss xc  
} ; ^ > ?C  
对于无参数函数的版本: ^/#8 "  
h"'}Z^  
template < typename Ret > DyA1zwp}  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  kq([c r  
  { \tY7Ga%c  
typedef Ret result_type; t;u)_C,bmP  
} ; N8=-=]0G  
对于单参数函数的版本: aOQT-C[ O  
keStK8  
template < typename Ret, typename V1 > f1?%p)C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8VuLL<\|  
  { 0k4XVd+Nv  
typedef Ret result_type; [k&7h,  
} ; ):A.A,skf  
对于双参数函数的版本: _;:_ !`  
[;o>q;75Jz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N vTp1kI]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G:` So  
  { KC%&or  
typedef Ret result_type; CrG!8}  
} ; J25/Iy*byG  
等等。。。 *SlWA)9 Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D-O{/  
4vND ~9d  
template < typename Func > ^(@]5$^Z  
struct func_return MBnxF^c&P  
  { c#>:U,j  
template < typename T > C5jt(!pi  
  struct result_1 4W<[& )7  
  { 7#X`D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [Z&<# -  
} ; Zq H-]?)  
t:v>W8N53  
template < typename T1, typename T2 > 2izBB,# "  
  struct result_2 M@p<L VP  
  { ?6L8#"=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?^LG>GgV  
} ; d`% 7Pk  
} ; b! teSf  
[57`V &c5  
x<@i3Y{[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7]i6 Gk  
8dJ+Ei~M  
template < typename Func, typename aPicker > GiXs`Yt|  
class binder_1 "L8Hgwg  
  { Ekh)l0 l  
Func fn; $BG]is,&5  
aPicker pk; {xTh!ih2 -  
public : wF59g38[z$  
$iA:3DM07  
template < typename T > ~PU}==*q  
  struct result_1 kV8qpw}K  
  { _lRIS_^;eE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hzpl;Mj  
} ; (]10Z8"fJ  
'(ZT }N  
template < typename T1, typename T2 > OYb:);o,iE  
  struct result_2 |`fuu2W!  
  { I]3!M`IMG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4vkqe6  
} ;  ?sR(  
W@zu N)U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !1A< jL  
L"0?g(< 5  
template < typename T > ;lt8~ea  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -.L )\  
  { FIu^Qd  
  return fn(pk(t)); U!E}(9 tb  
} 2Uu!_n}tNF  
template < typename T1, typename T2 > KuL+~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7{9M ^.}  
  { ic l]H  
  return fn(pk(t1, t2)); =EU;%f  
} zZey  
} ; aSgKh  
vj]h[=:  
NgF"1E  
一目了然不是么? bQ&%6'ck  
最后实现bind ml!c0<  
BxZ7Bk  
kpNp}b8']  
template < typename Func, typename aPicker > 'Z%1Ly^b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ->7zVAX  
  { 0F%?< : &  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yL -}E  
} I7#JT?\}  
d<WNN1f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o` dQ  
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。 s I09X6)  
oMOh4NH,x  
十一. phoenix /}iBrMD{[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fr$6&HDZ9  
{+3g*s/HI  
for_each(v.begin(), v.end(), {>XoE %  
( 6Ypc]ym=J  
do_ ] ;CJ6gM~  
[ a`?Vc}&  
  cout << _1 <<   " , "  5PC:4  
] {wDe#c{_  
.while_( -- _1), <Of-,PcCV  
cout << var( " \n " ) Q("4R  
) `O;4 b#!g  
); @P i]kWW})  
2^w{Hcf  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Q}a(vlZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z%=A[` 5]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5w+&plIJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c~OvoTF,  
@D `j   
PSX o"   
template < typename Cond, typename Actor > nV`W0r(f'  
class do_while y9=<q%Kc-  
  { K8_\U0 K  
Cond cd; _}T )\o   
Actor act; |x>5T}  
public : ,|,kU0xXz  
template < typename T > ^L8:..+:  
  struct result_1 `U>2H4P  
  { Wt=@6w&  
  typedef int result_type; v"o@q2f_  
} ; 3preBs#i  
BMV\@Sg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >ffC?5+  
9]1LwX!M2  
template < typename T > * X}2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s#")hMJQ  
  { ]9JH.fF  
  do E\cX  
    { 6o5,d]  
  act(t); dO,; k +  
  } gr{*wYL  
  while (cd(t)); <HIM k  
  return   0 ; ]<r.{EJ  
}  Q0,eE:  
} ; |`{$Ego:  
[X8EfU}  
>l=^3B,j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IY mkZ?cW  
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。 qEl PYN*wF  
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。 vL^ +X`.td  
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。 Dk8@x8  
下面就是产生这个functor的类: Kxz|0l  
~ t N/  
G|"m-.9F  
template < typename Actor > UISsiiG(  
class do_while_actor D";clP05K  
  { |L:X$oM  
Actor act; .WuSW[g  
public : v-Q>I5D;:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $+Z2q<UT  
-dfs8[i  
template < typename Cond > GMoz$c6n_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #CB Kt,  
} ; jc#gn& 4C  
<E^;RG  
wx!2/I>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9- 24c  
最后,是那个do_ 3a=\$x@  
5j9%W18  
o=xMaA  
class do_while_invoker 0<fQjXn  
  { BlcsDB =ka  
public : ziM@@$ .F  
template < typename Actor > kmtkh "  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z5EII[=$o  
  { b@K1;A! S  
  return do_while_actor < Actor > (act); }qZ^S9  
} tAujm*|&  
} do_; aH8]$e8_,\  
@,]W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I{.t-3hp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HW#@e kh  
最后来说说怎么处理break和continue L 7LUy$M-<  
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。 . NxskXq)  
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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