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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i;c'P}[K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  kI%peb?  
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, %`#G92Z_  
C\ vC?(n  
QU.0Elw  
OB~C}'^$  
  class filler M;*$gV<x  
  { GuT6K}~|D  
public : @g4Shlx|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mj@31YW  
} ; 9`B0fv Q&  
ABc)2"i:*  
RdgVB G#Z1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X8Xn\E  
V JDoH  
f')c/Yw  
wepwX y"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ob E:kNE9  
]ni6p&b>  
)\wuesAO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 il12T`a  
#$FrFU;ZR  
' WQdr(  
<FUon  
二. 战前分析 D*\v0=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。  R:~(Z?  
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 ?q _^Rj$  
zG#wu   
_.{zpF=j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `FZF2.N  
  /* --------------------------------------------- */ %zzYleJ!]  
vector < int *> vp( 10 ); kn}z gSO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {) xWD%  
/* --------------------------------------------- */ w?*z^y@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w$j{Hp6m  
/* --------------------------------------------- */ DzC Df@TB"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); II;Te7~  
  /* --------------------------------------------- */ ~.Cv DJy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HY;9?KJ'  
/* --------------------------------------------- */ o)&"Rf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GRT] aw  
'.(~  
H<`\bej,  
&vkjmiAS  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;L~p|sF  
1._1, _2是什么? i@5 )` <?  
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。 537?9  
2._1 = 1是在做什么? r<c #nD~K  
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。 t<638`{kk  
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。 M+poB+K.  
<~{du ?4n  
N}b^fTq  
三. 动工 :"QfF@Z{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x7dEo%j  
?[)yGRzO2  
Kb&V!#o)  
v vq/  
template < typename T > p|3b/plZ  
class assignment l!?yu]Yon  
  { !`&\Lx_  
T value; OQp, 3 M{_  
public : NF+<#*1  
assignment( const T & v) : value(v) {} FI"HJwAs  
template < typename T2 > f+x ;:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l%~lz[  
} ; @g-G =Ba  
sI,W%I':d  
c~imE%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,%[4j9#!_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "R[l ZJ@  
O9s?h3  
*fnvZw?  
 $dQIs:  
  class holder d'"r("w#  
  { E{y1S\7K  
public : <*(^{a. O  
template < typename T > :,S98z#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z.oU4c  
  { .[:VSM7T  
  return assignment < T > (t); 8{0k0 &x  
} W:`#% :C  
} ; @gY\;[#.  
tY+$$GSQj  
hmC*^"C>U=  
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: [AS}RV  
dJ ~Zr)>  
  static holder _1; lCIDBBjy^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ez+Z[*C  
!'G~k+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "Sridh?  
而不用手动写一个函数对象。 bT )]'(Xy  
L',mKOej  
6N~q`;p0  
AjkW0FB:1  
四. 问题分析 V'DA[{\*  
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。 UZ2TqR  
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。 M Hi8E9_O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9\JQ7$B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <a( }kk}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >Cr\y  
%lw! e  
五. 问题1:一致性 {X~ gwoz  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W*N$'%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IH9.F  
lg$zGa?  
struct holder d0'HDVd  
  { <S?#@F\"S  
  // P7.'kX9  
  template < typename T > i-" p)2d=#  
T &   operator ()( const T & r) const *\G)z|^yx  
  { 0bS|fMgc  
  return (T & )r;  :A1:  
}  _; Y`  
} ; @-&MA)SN  
T-_"|-k}P%  
这样的话assignment也必须相应改动: =(HeF.!  
c>:R3^\lwx  
template < typename Left, typename Right > bBc[bc>R  
class assignment J h&~ToF!  
  { qS| \JG  
Left l; hk[ %a$Y  
Right r; a<~77~"4wn  
public : eHiy,IN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 47K1$3P  
template < typename T2 > tDg}Ys=4K>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R?o$Y6}5  
} ; c!K]J  
m908jI_So  
同时,holder的operator=也需要改动: v'!a\b`9  
^T::-pN*  
template < typename T > =O).Lx2J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "A$!, PX6  
  { t. ='/`!N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); **3 z;58i  
} 'Ft0Ry<OL  
vw,rF`LjZ  
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。 p Z: F:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %D g0fL  
@Fp_^5  
return l(rhs) = r; }7E^ZZ]f  
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。 G` XC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4)|8Eu[p7  
phnV7D(E  
template < typename Tp > !K f#@0E..  
class constant_t aFz5leD  
  { Gs+3e8  
  const Tp t; Eow_&#WW;P  
public : l vMlL5t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L|P5=/d  
template < typename T > ^. dsW0"0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aE;le{|!({  
  { x^4xq#Bb7  
  return t; Qx;\USv  
} }XO K,Hw  
} ; 0Z[oKXm1p  
FCi U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [I!6PGx  
下面就可以修改holder的operator=了 (8.Z..PH  
.qMOGbd?  
template < typename T > TJ q~)Bm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WmY``  
  { ~cTN~<{dq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +_XzmjnDd  
} 3RLFp\i"s  
%LVm3e9  
同时也要修改assignment的operator() ;r_F[E2z  
Dn&D!B  
template < typename T2 > 8V^oP] Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =6"2UC&  
现在代码看起来就很一致了。 -gSUjP  
])xx<5Jt4  
六. 问题2:链式操作 h$4Hw+Yxs]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h%}/Cmx[  
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。  A) ;  
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。 s l]_M  
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。 R" ;x vo*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct na9sm  
1 $/%m_t  
template < typename T > }:X*7 n(&  
struct result_1 3|.um_  
  { \jOA+FU [  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ut2y;2)a  
} ; H,Z;=N_  
/"eey(X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Jn{OWw2  
-FU}pz/  
template < typename T > *h}XWBC1q  
struct   ref 'nXl>  
  { S30?VG9U0f  
typedef T & reference; kS bu]AB  
} ; emCM\|NQg&  
template < typename T > ek#O3Oz  
struct   ref < T &> MyT q  
  { j#cYS*^H  
typedef T & reference; N[s}qmPha  
} ; -$\+' \  
-r-k_6QP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^J$2?!~  
W[Ls|<Q  
template < typename T > spt6]"Ni  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KXx32 b,~  
  { e" St_z(  
  return l(t) = r(t); q@[Qj Gj@  
} Y;?{|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _lamn }(x0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /Mvf8v  
!\7!3$w'8,  
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 ogyTO|V=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  Vh_P/C+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i\,-oO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +j< p \Kn>  
最后的布局是: ,6-:VIHQ  
                Add Wk)OkIFR  
              /   \ \O2Rhz  
            Divide   5 3B84^>U<  
            /   \ *MKO I'  
          _1     3 IZpP[hov  
似乎一切都解决了?不。 G"h'_7  
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。 03q 5e  
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。 < jJ  
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: OX\A|$GS  
I}1NB3>^  
template < typename Right > 59h)-^!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f|\onHI)>  
Right & rt) const C{U?0!^  
  { &5yV xL:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H{Wu]C<@p  
} E=nIRG|g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vSEuk}pk  
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。 y*qVc E  
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。 As'=tIro  
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。 YNQY4\(  
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。 <0Xf9a8>  
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? \W~ N  
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: =vX/{C  
F(>Np2oi6  
template < class Action > .+$ Q<L  
class picker : public Action <3LbN FP  
  { 45@^L's  
public : YtmrRDQs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .(K)?r-g5  
  // all the operator overloaded e|"WQ>  
} ; Y3Yz)T}UkS  
JRB9rSN^  
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。 LRL,m_gt  
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: }\B><E{G  
pFOx>u2`a  
template < typename Right > {*G9|#[/@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ].-1v5  
  { h`^jyoF"(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dYJ(!V&  
} IG2r#N|C#  
F3On?x)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Te"ioU?.  
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。 k\5c|Wq|g  
~%&LTX0s|  
template < typename T >   struct picker_maker La`NPY_:>  
  { "~sW"n(F_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >*35C`^  
} ; (A9Fhun  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5?{ r  
  { +^60T$  
typedef picker < T > result; TM%| '^)  
} ; ]cHgleHQ  
)_YX DU  
下面总的结构就有了: 9X}10u:  
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。 ]_f_w 9]  
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。 marQNZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hOjk3 k  
至此链式操作完美实现。 j#!IuH\]  
cr7 }^s  
_kef 0K6  
七. 问题3 M?1Y,5  
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。 =^M/{51j  
L/$H"YOv  
template < typename T1, typename T2 > 0CnOL!3.I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8\&X2[oAD  
  { XO.jl"xu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YvaK0p0Z  
} -_=nDH  
,LHn90S  
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: .s?L^Z^  
~~D{spMVO  
template < typename T1, typename T2 > ZgTW.<.%2  
struct result_2 ]C!gQq2'a  
  { - YEZ]:"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ha]VWt%}  
} ; ]E5o1eeg  
WlOmJtt4)  
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? |3(' N#|  
这个差事就留给了holder自己。 1+_`^|eK  
    )1?y 8_B  
f z'@_4hg  
template < int Order > LBw1g<&  
class holder; ^pp\bVh2Q]  
template <> h0g8*HY+}  
class holder < 1 > KI"#f$2&  
  { l!D}3jD  
public : ~[t[y~Hup  
template < typename T > zfJT,h-{  
  struct result_1 b6,iZ+]  
  { qU \w=  
  typedef T & result; ` 'DmDg  
} ; 5AFJC?   
template < typename T1, typename T2 > k =>oO9`  
  struct result_2 .Y tKS  
  { w'>pY  
  typedef T1 & result; R$R *'l  
} ; !z\h| wU+  
template < typename T > \1k79c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hus)c3Ty7  
  { '{cIAw/"n  
  return (T & )r; E^ B'4  
} L^1NY3=$  
template < typename T1, typename T2 > ( >LF(ll  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?tWaI{95I  
  { Yj&F;_~   
  return (T1 & )r1; )v'WWwXY>  
} 'p^t^=dQ  
} ; \[;0 KV_  
5?f ^Rz  
template <> Akq2 d;  
class holder < 2 > Z%gh3  
  { /!0={G  
public : =>m<GvQz  
template < typename T > %Hu5K>ZNYp  
  struct result_1 VF+KR*  
  { Sj3+l7S?  
  typedef T & result; p?02C# p  
} ; 2R[:]-b  
template < typename T1, typename T2 > aS>u,=C  
  struct result_2 K%t*8 4j  
  { Kew@&j~  
  typedef T2 & result; j`EXlc~  
} ; ))qy;Q,  
template < typename T > C"y(5U)d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dn& s*  
  { #NQMy:JHD)  
  return (T & )r;  CT&|QH{  
} 5tl< 3g `  
template < typename T1, typename T2 > ` ./$&'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =7?4eYHC  
  { l5~os>  
  return (T2 & )r2; d9k0F OR1  
} zrvF]|1UP  
} ; )~X2 &^orW  
"fb[23g%@k  
rjK%t|aV^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hqD*z6aH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @ JGP,445  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 49eD1h3'X[  
|44Ploz2b  
return l(i, j) = r(i, j); |NlO7aQ>2H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~?l | [  
~$c\JKH-  
  return ( int & )i; 1v y*{D  
  return ( int & )j; \<bx [,?  
最后执行i = j; z[ N`s$;  
可见,参数被正确的选择了。 =0 #O U  
::`HQ@^  
9p]QM)M  
HVRZ[Y<^  
s9 mx  
八. 中期总结 X;$+,&M"  
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: z'Hw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @@f"%2ZR[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GblA9F7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8|gIhpO?^  
I^.Om])  
O 2V  
Cp\6W[2+B  
ZtNN<7  
q])K,)  
九. 简化 !|(-=2`  
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。 yxPazz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "Bkfoi  
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: l$KA)xbI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AI2)g1m  
  +-*/&|^等 g&L!1<, p  
2. 返回引用。 hPkp;a #  
  =,各种复合赋值等 qZdQD  
3. 返回固定类型。 @?sRj&w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'ms-*c&  
4. 原样返回。 &u."A3(  
  operator, aqZi:icFa  
5. 返回解引用的类型。 yZY\MB/  
  operator*(单目) ]h`&&Bqt  
6. 返回地址。 e+7"/icK  
  operator&(单目) K-)] 1BG  
7. 下表访问返回类型。 J3V= 46Yc  
  operator[] c^xIm'eob  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z _$%-6  
  operator<<和operator>> ,&A7iO  
XT%nbh&y  
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。 8 /]S^'>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N{!i=A  
P= BZ+6DS  
template < typename Left > 6Igz:eX  
struct value_return 1ba~SHi  
  { bSlF=jT[S  
template < typename T > 1s&zMWC  
  struct result_1 rgQOj^xKv^  
  { ?4}h&/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a5^] 20Fa  
} ; <$$yw=ef  
p`dU2gV  
template < typename T1, typename T2 > x_}:D *aI  
  struct result_2 |^I0dR/w:  
  { m 9WDT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J4C.+![!Ah  
} ; iuW[`ou X  
} ; M/'sl;  
r,3DTBe  
|s(FLF-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uAq~=)F>,  
{]!mrAjD  
下面我们来剥离functor中的operator() f}ji?p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \)904W5R  
M)+H{5bt  
return l(t) op r(t) /Iy]DU8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SM#]H-3  
return op l(t) !Pvf;rNI1T  
return op l(t1, t2) gfd"v  
return l(t) op g)[V(yWu  
return l(t1, t2) op *%NT~C q  
return l(t)[r(t)] myQagqRx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~H_/zK6e  
nNV'O(x}  
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: dq6m>;`  
单目: return f(l(t), r(t)); _/$Bpr{R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7>0o&  
双目: return f(l(t)); k Z .gO  
return f(l(t1, t2)); }'V5/>m[  
下面就是f的实现,以operator/为例 [PM 2\#K  
(Z q/  
struct meta_divide #U4F0BdA  
  { sqwGsO$#  
template < typename T1, typename T2 > BO ;tCEV?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D,*3w'X!K  
  { rQs)O<jl  
  return t1 / t2; 8 +/rlHp  
} [A~xy'T  
} ; iRbT/cc{  
-#[a7',Z;  
这个工作可以让宏来做: 6dt]`zv/  
9 ';JXf$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FaSf7D`C  
template < typename T1, typename T2 > \ $y&E(J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BwGfTua  
以后可以直接用 (O?.)jEW(.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d#Y^>"|$.  
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 rSk >  
(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。。。) 29"'K.r  
W~; `WR;.  
Lc,Pom  
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 ~9]hV7y5C  
w~A{(- dx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hGe/ ;@%  
class unary_op : public Rettype dJoaCf`w  
  { &MQmu,4  
    Left l; )h4 f\0  
public : 5"@*?X K^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0B/,/KX  
Su7?;Oh/yI  
template < typename T > ;>yxNGV`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &*,#5.  
      {  hoUD;3  
      return FuncType::execute(l(t)); i2Qz4 $z  
    } YMcD|Kbp  
Egp/f|y  
    template < typename T1, typename T2 > ~{g [<Qi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mt{nm[D!Xp  
      { y/cvQY0pU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c /HHy,  
    } ?k&Vy  
} ; - q1?? u  
@Z %ivR:  
Y0@"fU35  
同样还可以申明一个binary_op GqvpA# i  
'&tG?gb&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zuad~%D<I  
class binary_op : public Rettype T{.pM4Hd  
  { ?m}s4a  
    Left l;  :D6 ON"6  
Right r; m)t;9J5  
public : 2j88<Yh]H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rk2j#>l$4  
2g-j.TM  
template < typename T > wj^3N7_:w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uw. `7b>B  
      { 5|j<`()H :  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U0y%u  
    } Eu d*_>|  
/wEhVR`=  
    template < typename T1, typename T2 > Ys!82M$g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^e_hLX\SW  
      { x7&B$.>3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wr/"yQA]  
    } qZtzO2Mt  
} ; !mJ"gg  
v!6  c0a  
P6-s0]-g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 DS(}<HK{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p Z|V 3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ? r "{}%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _~l5u8{^6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WdH$JTk1  
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。。。 ;>EM[u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >=I|xY,  
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) #4Rx]zW^%  
下面是修改过的unary_op TCwFPlF|  
dk#k bG;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]___M  
class unary_op !&y8@MD15  
  { ~*&H$6NJS  
Left l; NqazpB*  
  w7.V6S$Ga  
public : #Yj1w  
bQg:zww  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ha0M)0Anv  
#C74z$  
template < typename T > T= y}y  
  struct result_1 OhQgF  
  { %op**@4/t\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q^9_' t}X  
} ; / |;RV"  
ah4N|zJ>v  
template < typename T1, typename T2 > {Qf=G|Ah  
  struct result_2 H7&8\ FNa  
  { FF`T\&u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  9X+V4xux  
} ; wj$<t'MN  
~rqCN,=d  
template < typename T1, typename T2 > urs,34h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .LnGL]/  
  { q.^;!f1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8?#/o c  
} rK6l8)o  
i4Q@K,$  
template < typename T > O'p9u@kc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uou1mZz/  
  { #?aPisV X>  
  return OpClass::execute(lt(t)); mUAi4N  
} w,p PYf/t  
F`9xVnK=  
} ; JQ_sUYh~3  
av8B-GQI*#  
iJ)_RSFK  
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 lV3x*4O=  
好啦,现在才真正完美了。 }^ ~F|  
现在在picker里面就可以这么添加了: @|Cz-J;D  
6m/r+?'  
template < typename Right > 1Z/(G1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I;,77PxD  
  { &.)^ %Tp\z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z3{G9Np  
} HYD'.uj  
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。 Gt8M&S-;  
*2>&"B09`  
Y #ap*  
-lr vKrt7  
dK$XNi13.5  
十. bind r Xt}6[S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 + B,}Qr  
先来分析一下一段例子 0mYXv4 <  
Di,^%  
XFVE>/H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {Y(zd[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '|6]_   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D=A&+6B@-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =g7x' kN  
我们来写个简单的。 ih-#5M@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VD;01"#'  
对于函数对象类的版本: rK 8lBy:<  
RN1y^`  
template < typename Func > Ko| d+  
struct functor_trait }?$F}s-  
  { Ye%~I`@?  
typedef typename Func::result_type result_type; WMDl=6  
} ; v4!VrI  
对于无参数函数的版本: aL\PGdgO  
~gJwW+  
template < typename Ret > (q/e1L-S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X;+sUj8  
  { dM.f]-g  
typedef Ret result_type; +zqn<<9  
} ; q_:4w$>  
对于单参数函数的版本: 1 &jc/*Z"  
Y sC>i`n9  
template < typename Ret, typename V1 > djl*H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j<m(PHSe  
  { @(w@e\Bq  
typedef Ret result_type; LtO!umM  
} ; G<z wv3  
对于双参数函数的版本: AG nxYV"p  
E:_ZA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P-_6wfg,;>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Rxt^v+ ,$  
  { eI}aQ]$ED  
typedef Ret result_type; F}yW/  
} ; ](]i 'fE>  
等等。。。 [-1^-bb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @}u*|P*  
h%na>G  
template < typename Func > AEI>\Y  
struct func_return oN~&_*FE  
  { jxJ8(sr$  
template < typename T > >{n,L6_ t  
  struct result_1 IxN9&xa  
  { *\a4wZ6<3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;vR4XHl|  
} ; 5J.bD)yrP  
#6aW9GO  
template < typename T1, typename T2 > #<"~~2?  
  struct result_2 JPI3[.o  
  { BQHVQs   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IJp-BTO{V  
} ; dh\'<|\K  
} ; G^|:N[>B  
.[KrlfI  
m]0;"jeL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A/$QaB,x  
e`_LEv  
template < typename Func, typename aPicker > ;W )Y OT  
class binder_1 ij`w} V  
  { MTh<|$   
Func fn; A0s ZOCky  
aPicker pk; 2eS~/Pq5=i  
public : =!A_^;NQf  
%g$o/A$  
template < typename T > ^$jb7HMObI  
  struct result_1 {%5eMyF#  
  { ?3`UbN:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :K,i\  
} ; T@B/xAq5!  
U[-o> W#  
template < typename T1, typename T2 > x_Y!5yg E  
  struct result_2 H [\o RId  
  { oG?Xk%7&\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _Kf%\xg  
} ; 3AtGy'NTp  
<?.&^|kS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rl;~pO5R9  
yjX9oxhtL  
template < typename T > Xza(k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Eto( y"q  
  { K#d`Hyx  
  return fn(pk(t)); ;?i W%:_,  
} CNyIQ}NJ  
template < typename T1, typename T2 > DU'`ewLL7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CAWNDl4  
  { BoWg0*5xb  
  return fn(pk(t1, t2)); (k.[GfCbD  
} 1N-\j0au  
} ; Y\k#*\'Y~  
_4So{~Gf1  
g3/W=~r  
一目了然不是么? 9wwqcx)3(  
最后实现bind OX!tsARC@  
n5NsmVW\x  
sY Qk  
template < typename Func, typename aPicker > _S1>j7RQo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j{A y\n(  
  { "Ac-tzhE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wKxtre(v  
} dn+KH+v  
}<SQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E6ElNgL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cp7=epho  
n M*%o-  
十一. phoenix }2.`N%[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WX?IYQ+  
J=I:CD%  
for_each(v.begin(), v.end(), Y"aJur=`  
( nRS}}6Q  
do_ ?P`K7  
[ AjMh,@  
  cout << _1 <<   " , " Id .nu/  
] Yujiqi]J;  
.while_( -- _1), IueFx u  
cout << var( " \n " ) )23H1  
) IY\5@PVZ  
); }rw8PZ9  
%_W)~Pv{+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ucW-I;"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *fS"ym@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3$>1FoSk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6Y?|w3f   
/]Md~=yNp  
Yk Ki|k  
template < typename Cond, typename Actor > SsDmoEeB[  
class do_while c9 _ rmz8  
  { k2tF}  
Cond cd; P* BmHz4KL  
Actor act; )lqAD+9Q  
public : #a,PZDaE  
template < typename T > bJ {'<J  
  struct result_1 ?X<eV1a   
  { Zt{[ *~  
  typedef int result_type; L48_96  
} ; Hd ={CFip  
A[{yCn`tM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,Ah;A[%?~  
FHg 9OI67  
template < typename T > 8^1 Te m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kv{za4,&  
  { "e>;'%W  
  do vw/J8'  
    { uh  > ; 8  
  act(t); O-hAFKx  
  }  SRDp*  
  while (cd(t)); ~P **O~  
  return   0 ; :{l_FY436  
} qt"m  
} ; MH\dC9%p  
\V~eVf;~  
Moza".fiN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H40p86@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。 XK@E;Rv  
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。 HBXOjr<,{  
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。 3;{kJQ  
下面就是产生这个functor的类: mNTzUoZF'@  
w;amZgD>  
~HsJUro  
template < typename Actor > N5 6g+,w%)  
class do_while_actor Z=o2H Bm7  
  { 3bH'H*2  
Actor act; }9OC,Y8?D  
public : j6 z^Tt12  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &@OT*pNna  
=X:Y,?  
template < typename Cond > E*K;H8}s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )F]]m#`  
} ; z46~@y%k  
 d{3QP5  
}|NCboM^_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y.rsR 6  
最后,是那个do_ e6$WQd`O  
<`r>h  
\Uq(Zga4)  
class do_while_invoker SoK iE  
  { MAPGJ"?  
public : lX4 x*  
template < typename Actor > 4vB<fPN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $uVHSH5l  
  { ENs&RZ;  
  return do_while_actor < Actor > (act); t-bB>q#3>  
} A$0fKko  
} do_; qu{&xjTH8  
;85>xHK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FWgpnI\X|{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +a{1)nCXe  
最后来说说怎么处理break和continue #.)0xfGW)n  
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。 RMu~l@  
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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