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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TaJB4zB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1G~S |,8p  
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, aKF*FFX  
Q-rL$%~='  
Y<\^ 7\[x  
'cDx{?  
  class filler cD1o"bq  
  { !e#xx]v3  
public : ihT~xt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} URcR  
} ; Uh.Zi3X6}6  
!k$}Kj)I  
y%]8'q$  
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: a=GM[{og  
"%8A :^1  
B6Ej{q^k,  
~fz[x9\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 64Gi8|P  
vAP{;Q0 i  
<I;*[;AK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U3vEdw<lV  
YEjY8]t  
z1 i &Ge  
(B>Zaro#  
二. 战前分析 >zY \Llv  
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。 F)$K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wN37zPnV~  
;@ WV-bLe  
WKA'=,`v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  H'RL62!  
  /* --------------------------------------------- */ 6*GjP ;S =  
vector < int *> vp( 10 ); VS?@y/\In  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `29TY&p+"  
/* --------------------------------------------- */ '!v c/Hw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ccfwax+  
/* --------------------------------------------- */ ~!%0Z9>ap  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xSpC'"   
  /* --------------------------------------------- */ k7_I$ <YDj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z#`0txCF  
/* --------------------------------------------- */ UkR3}{i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); guN4-gGDr<  
)Du -_Z  
.&,[,  
^c9ThV.v  
看了之后,我们可以思考一些问题: J."{<&  
1._1, _2是什么? fUag1d  
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。 w5]"ga>Y  
2._1 = 1是在做什么? Tc ZnmN  
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。 w'Z!;4E0  
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。 7x.%hRk  
^>~dlS  
7INk_2  
三. 动工 >3;^l/2c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2xmk,&s  
HOYq?40.R  
]>:^d%n,}  
;np_%?is  
template < typename T > i8V0Ty4~N  
class assignment `rWB`q|i<  
  { CKARg8o  
T value; 6i@ub%qq  
public : ` DCU>bt&R  
assignment( const T & v) : value(v) {}  0V11#   
template < typename T2 > _=`x])mM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o0;7b>Tv  
} ; Pw}_[[>$  
[J\DB)V/  
+h[e0J|v{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }(i(Ar-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mps *}9  
i|2$8G3  
'ND36jHcRD  
FuP}Kec  
  class holder m% bE-#  
  { #0MK(Ut/  
public : `6 Y33bQ  
template < typename T > *M!kA65'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `ENP=kL(+  
  { ./maY1>T  
  return assignment < T > (t); lC9S\s  
} I{n;4?  
} ; !y vJpdsof  
p?myuNd[  
'tWAuI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o<4D=.g7D  
9G:TW|)L[Q  
  static holder _1; 'XfgBJF=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *m_93J  
Fn,k!q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9={N4}<  
而不用手动写一个函数对象。 >iy^$bqF  
>a]t<  
?R?Grw)`H  
r=csi  
四. 问题分析 CM 9P"-  
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>Iee^_(  
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。 7Jx%JgF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )*[ ""&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .)ST[G]WK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O<`R~  
F!CAitxd  
五. 问题1:一致性 Dr 'sIH^  
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?| [,7-w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ('WY5Yps  
D9^7m j?e  
struct holder Z\!rH "8  
  { #\b ;2>  
  // agY5Dg7  
  template < typename T > [-VGArD[k,  
T &   operator ()( const T & r) const "|4jP za  
  { E/"SU*Co  
  return (T & )r; `` -k{C#F  
} ;QidDi_s>  
} ; IxP^i{/1?  
]18Ucf  
这样的话assignment也必须相应改动: xKW"X   
"-U3=+  
template < typename Left, typename Right > 1l]C5P}E  
class assignment A9 n41,h  
  { Ygx,t|?7  
Left l; 4$i}Xk#3  
Right r; 6F ;Or  
public : ,I39&;Iq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5DSuUEvWcL  
template < typename T2 > cj^bh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &|z|SY]DL  
} ; _?Ckq  
)OUU]MUH  
同时,holder的operator=也需要改动: c!~T2t  
c(:Oyba  
template < typename T > b]K>vhQV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $`Rxn*}V4#  
  { #7C6yXb%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VKf6|ae  
} BvI 0v:  
#ko6L3Pi  
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。 sy.:T]ZH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ".M:`BoW4  
28+HKbgK  
return l(rhs) = r; lbofF==(  
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。 z `@z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !OQuEJR  
~ a >S#S  
template < typename Tp > ecT]p  
class constant_t LT& /0  
  { JilKZQmk  
  const Tp t; R25-/6_V>  
public : GDmv0V$6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]gHLcr3  
template < typename T > w< mqe0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VwC4QK,d;  
  { fr]Hc+7  
  return t; UhBz<>i;!  
} n531rkK-   
} ; qu!<lW~c  
*cQz[S@F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q6|@N~UeZ  
下面就可以修改holder的operator=了 @aUZ#,(<  
'y eh7oR  
template < typename T > ex:3ua$N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const th9 0O|;  
  { }M="oN~w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YZ{;%&rB  
} yW:AVqE)t  
)Kr(Y.w  
同时也要修改assignment的operator() $WJy?_c  
S}O5l}E  
template < typename T2 > 0O^U{#*$I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P8u"T!G  
现在代码看起来就很一致了。 ?qIGQ/af&  
^:U;rHY  
六. 问题2:链式操作 g.=!3e&z%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s1v{~xP  
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。 %27G2^1  
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。 H'']J9O  
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。 >LCjtm\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LsnXS9_  
zM)M_L  
template < typename T > I>!|3ElT  
struct result_1 vo.EM1x  
  { hOV_Oqe4?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1k`|[l^  
} ; <%(f9j  
7%X+O8  
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: P0Aas)!  
83X/"2-K  
template < typename T > ,qYf#fU#7  
struct   ref ={OCa1  
  { z^"?sd  
typedef T & reference; $/os{tzjd  
} ; k:W=5{[  
template < typename T > m/cx|b3hqv  
struct   ref < T &> vDWr|M%``l  
  { B piEAwh  
typedef T & reference; 3!1&DII4  
} ; aTi0bQW{  
E=3#TBd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @i\7k(9:A  
P%ye$SASd  
template < typename T > yM W'-\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =:kiSrBS3t  
  { eO~eu]r  
  return l(t) = r(t); D_zcOq9  
} \gjl^# ;  
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。 Y{`3`Pg&N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^9n}-Cqeq  
D~XU `;~u  
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 7Z9.z 4\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Bc5YW-QD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 01'y^`\xQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pFG]IM7o/u  
最后的布局是: 6 bYC  
                Add Al)lWD}j2g  
              /   \ }7otuO(pRo  
            Divide   5 se }pdL}  
            /   \ lrq>TJEcx  
          _1     3 (q0No26;(  
似乎一切都解决了?不。 7O]J^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。 "Wxo[I  
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。 1*TXDo_T  
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: -wJ   
ccIDMJ=2  
template < typename Right > 8|fLe\"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D<lQoO+  
Right & rt) const Cln^1N0  
  { NU BpIx&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5+o 2 T]  
} J{a Q1)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tvG g@Xs\  
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。 <|ka{=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。 ))8Emk^Q{  
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。 "v*oga%  
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。 ^U R-#WaQ  
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? gNG0k$nP  
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: }x{rTEq  
d<e+__ 2  
template < class Action > u Zo]8mV  
class picker : public Action i7Y s_8A"9  
  { BXagSenc  
public :  zZS>+O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J r=REa0  
  // all the operator overloaded oHv{Y  
} ; $w 5#2Za  
9/@FADh  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~Rx~g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: WRN8#b  
WsG"x>1n  
template < typename Right > 7-g]A2N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g6x/f<2x  
  { S,ouj;B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F(?Fz8  
} ,(1vEE[9-  
(,d4"C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v9X7-GJ~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :mCw.Jz<h  
LZ=wz.'u  
template < typename T >   struct picker_maker <(u3+`f1s  
  { iX0]g45o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }z9I`6[  
} ; 7UeE(=Hr5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +xoyKP!  
  { LS R_x$G+t  
typedef picker < T > result; %OezaNOtm  
} ; duZ|mT8Q==  
y\r^\ S9%  
下面总的结构就有了: wR 5\^[GN  
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。 .b!OZ  
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。 `2 %eDFZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ox i a}  
至此链式操作完美实现。 gNMKGf\Y  
s0X/1Cq  
HM(bR"E  
七. 问题3 -52 @%uB  
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。 TsFV ;Sl3  
0{^l2?mgSb  
template < typename T1, typename T2 > L@d]RMNv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q{ |+ 3!!'  
  { -$sl!%HO%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K#m\ qitb  
} +j)-L \  
2fHIk57jP  
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: T2/v}  
46Y7HTwE  
template < typename T1, typename T2 > XC+F! R  
struct result_2 {y+v-v/#  
  {  )zk?yY6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2yi*eR  
} ; B J:E,P`_  
2ZTyo7P  
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? #Of<1  
这个差事就留给了holder自己。 #2ZrdD"5kQ  
    x`j$9XN5  
Eb4< 26A  
template < int Order > )Ta]6  
class holder; YKs^%GO+  
template <> \pBYWf  
class holder < 1 > @@&@}IQcR1  
  { j:de}!wc  
public : &\WkJ}&PnA  
template < typename T > n{qa]3  
  struct result_1 OW[/%U>  
  { O;&yA<  
  typedef T & result; ^Xt]wl*]+  
} ; 6a2w-}Fs  
template < typename T1, typename T2 > #C=L^cSx(  
  struct result_2 G}9bC r,  
  { =oKPMmpCZ  
  typedef T1 & result; )P(d66yq'u  
} ; '%eaK_+7  
template < typename T > 7y)|^4X2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fO^EMy\  
  { {_k!!p6  
  return (T & )r; C7fi1~  
} !,-qn)b  
template < typename T1, typename T2 > )n3bi QL_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nHhD<a!  
  { Is*0?9qU  
  return (T1 & )r1; 46.q a nh  
} AIRVvW~($  
} ; +~pc% 3*  
ui#1+p3G  
template <> 7Hr4yh[j&  
class holder < 2 > Ig?.*j ]  
  { W0uM?J\O  
public : w3]0 !) t1  
template < typename T > 6Kv}2M')+  
  struct result_1 :BZx ) HxQ  
  { e&a[k  
  typedef T & result; nF!_q;+Vp  
} ; 2YP"nj#  
template < typename T1, typename T2 > 3K'o&>}L  
  struct result_2  "ppb%=  
  { qeO6}A"^|  
  typedef T2 & result; E*!zJ,@8  
} ; X m:gD6;9  
template < typename T > (=&bo p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5\*wX.wp  
  { |Nx!g fU  
  return (T & )r; ?PxYS%D_L  
} yfw>y=/p  
template < typename T1, typename T2 > g J[q {b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F*jj cUk  
  { [@l v]+@  
  return (T2 & )r2; <T2~xn  
} (9[C0eS  
} ; {pJ@I=q  
OXCml(>{  
$q@RHcj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 63dtO{:4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e !x-:F#4j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kFZu/HRI  
0-MasI&b  
return l(i, j) = r(i, j); >p#d;wK4_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L!Zxc~  
n YMf[kW  
  return ( int & )i; &/#Tk>:  
  return ( int & )j; D30Z9_^%:  
最后执行i = j; 0~L 8yMM  
可见,参数被正确的选择了。 -N!soJ<  
JP% ;rAoJ  
n7!Lwq2  
snzH}$Ls  
28qWC~/9  
八. 中期总结 7z0 uj  
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: o6yZ@R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5}^08Xl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ump:dL5{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NTX+7<  
,?N_67  
+q?0A^C>  
%1d6j<7  
2 ]6u B e  
<+JFal  
九. 简化 vh3iu +  
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。 91Sb= 9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <y/AEY1  
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: T1W9@9,s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vh.tk^&  
  +-*/&|^等 E6\~/=X=%  
2. 返回引用。 [?o v J  
  =,各种复合赋值等 {'bkU9+  
3. 返回固定类型。 TZ_'nB~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *1]k&#s  
4. 原样返回。 ;xC~{O  
  operator, HQj4h]O#  
5. 返回解引用的类型。 JWjp<{Q; 1  
  operator*(单目) +uXnFf d^  
6. 返回地址。 "JGig!9  
  operator&(单目) +GtGyp  
7. 下表访问返回类型。 ^7<mlr  
  operator[] l]=$<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EF{'J8AQ  
  operator<<和operator>> <g1hdF0  
yFtf~8s3  
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。 T:5%sN;#O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: siZ_JJW  
L. ?dI82c  
template < typename Left > gx R|S  
struct value_return ]*Ki7h |B  
  { 1M FpuPJk  
template < typename T > | (9FV^_  
  struct result_1 $ aBSr1  
  { m8A1^ R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C8zeqS^N  
} ; $d[:4h~  
lD=j/    
template < typename T1, typename T2 > `r$WInsDu  
  struct result_2 vy y\^nL  
  { N>\?Aeh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {/!"}{G1e  
} ; ]Y! Vyn  
} ; #$T"QL@  
md LJ,w?{  
< R%6L&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \>azY g  
y{P9k8v!z  
下面我们来剥离functor中的operator() [m&ZAq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q9]L!V 9Rv  
7u0R=q  
return l(t) op r(t) 5!p'n#_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H5t`E^E  
return op l(t) @x ]^blq  
return op l(t1, t2) zhL,BTH  
return l(t) op ?E@[~qq_  
return l(t1, t2) op "$YLU}S9  
return l(t)[r(t)] =i %w_ e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nL~ b   
m(]IxI  
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: \,t<{p_Q  
单目: return f(l(t), r(t)); xGk4KcxKs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H43D=N&  
双目: return f(l(t)); ,6pH *b $  
return f(l(t1, t2)); N'.+ezZ;h  
下面就是f的实现,以operator/为例 &cE,9o%FZ  
a}hM}U!  
struct meta_divide {627*6,  
  { z9w.=[Io  
template < typename T1, typename T2 > xK'IsMo[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2a-hf|b1  
  { =LA@E&,j  
  return t1 / t2; #E)]7!_XG  
} 3&:fS|L~c  
} ; *&MkkI#  
RjHpC7b*%  
这个工作可以让宏来做: Jx?>1q=M  
#C}(7{Vt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7?#32B Gr  
template < typename T1, typename T2 > \ 54%}JA][  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JFdzA  
以后可以直接用 !7?wd^C'f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L<`g}iw  
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 9x,+G['Zt  
(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。。。) )5x?Qn(B  
Fowh3go  
A[a+,TN {  
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 6>J #M  
_gh7_P^H=d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3/05ee;|  
class unary_op : public Rettype Bk <P~-I  
  { pQ8+T|0x  
    Left l; GrC")Z|3u  
public : 7C^ nk z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >^N :A  
`h6W@ROb  
template < typename T > INpub 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =<xbE;,0  
      { M+:wa@K l  
      return FuncType::execute(l(t)); g.s oN qt=  
    } \$"Xr  
 CVp<SS(  
    template < typename T1, typename T2 > HbVLL`06*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eq{TZV  
      {  Pq%cuT%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); { VO4""m  
    } ?Q2pD!L{  
} ; RGmpkQEp  
@Iu-F4YT  
l-EQh*!j  
同样还可以申明一个binary_op W9"I++~f  
*6tN o-)^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C"<@EMU9  
class binary_op : public Rettype t`B']Ac;T  
  { 9_{!nQC.g  
    Left l; [DwB7l)O(  
Right r; g(k|"g`*  
public : RUKSGj_NJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FO$Tn+\6  
UepBXt3)  
template < typename T > +_Z/VQv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,jmG!qJb  
      { b??1Up  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (P-<9y@  
    } K2 2Xo<3  
g_U69 z  
    template < typename T1, typename T2 > X Rn=;gK%J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lw`\J|%p  
      { ej+!|97M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3I+pe;  
    } C+5nft6:  
} ; 8vK&d>  
E12k1gC`  
KJ_R@,v\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 l.$#IE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T!bu}KO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \ 714Pyy  
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。 *b EsWeP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pyKag;ZtP  
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。。。 ,e2va7}3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,H*3_c&Q  
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) hr5)$qZW  
下面是修改过的unary_op 43XuQg4  
wG O)!u 4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c3##:"wr  
class unary_op S J5kA`  
  {  s25012  
Left l; SCij5il%  
  VzesqVx  
public : 5oS\uX|  
VM[8w`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} . +>}},  
pC6_ jIZ  
template < typename T > /V&Y@j  
  struct result_1 N"TD$NrK\  
  { '#PT C,0UJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uZ+<  
} ; zlfm})+G  
PBmt.yF  
template < typename T1, typename T2 > |Bp?"8%*l  
  struct result_2 4%TC2Laii  
  { }wV rmDh \  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !T*izMX}  
} ; 9=|5-? ^  
!r<7]nwV  
template < typename T1, typename T2 > ^;a[v^&9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y.zQ `  
  { J}JnJV8|G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4tI~d8?pk+  
} K_i2%t3  
E' Bt1 u  
template < typename T > . fIodk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H|Ems}b  
  { a|.u;  
  return OpClass::execute(lt(t)); )-(NL!?`  
} o0 Ae*Y0  
<  -Nj  
} ; l _:%?4MA  
)7^jq|  
&kG<LGXP#  
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 -Q; w4@  
好啦,现在才真正完美了。 {-xnBx  
现在在picker里面就可以这么添加了: zF PSk ]  
$IHa]9 {  
template < typename Right > {#vo^& B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SZ_hGD0  
  { gP3[=a"\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )Ii=8etdv  
} zy|hf<V  
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。 >97N $  
=["GnL*!0  
[Mi~4b  
mS0W@#|K  
Wh,kJis<  
十. bind @9-qqU@  
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。 4t":WutC  
先来分析一下一段例子 1 !sYd@iD@  
/=N`P &R#  
,0~=9dR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T4[eBO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0PN{ +<? .  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6[cMPp x  
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。 &\LbajP:+  
我们来写个简单的。 tm$3ZzP4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B4hR3%  
对于函数对象类的版本: 0^+W"O  
1W U-gQki!  
template < typename Func > y3x_B@}BY  
struct functor_trait w^~,M3(+)1  
  { M<SZ7^9<  
typedef typename Func::result_type result_type; q bo`E!K  
} ; | !Knd ^}  
对于无参数函数的版本: wegBMRQVp  
zIu1oF4[  
template < typename Ret > e.N#+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BsJClKp/  
  { uZfo[_g0S  
typedef Ret result_type; j0J6ySlY  
} ; QZX+E   
对于单参数函数的版本: WDcjj1`l  
~Y{K ^:wN^  
template < typename Ret, typename V1 > ~%]+5^Ka]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d/MMPge3  
  { ){v nmJJ%  
typedef Ret result_type; -{dw Ll_  
} ; 7*sB"_U2  
对于双参数函数的版本: Qi9SN00F.  
{'/8{dS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >1YJETysO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JH 8^ZP:d'  
  { r;-\z(h  
typedef Ret result_type; @ Fu|et  
} ; kp[Jl0K5  
等等。。。 jN'zNOV~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~!I \{(  
Z',pQ{rD  
template < typename Func > 7>#74oy  
struct func_return [ACa<U/  
  { .mMM]*e[0  
template < typename T > !(/dbHB  
  struct result_1 ).\%a h  
  { ~MOIrF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j sm{|'  
} ; 4v;/"4)'  
uKK+V6}!kj  
template < typename T1, typename T2 > |1#*`2j\=9  
  struct result_2 OF}vY0oiw?  
  { {a(TT)d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ay[6rUO  
} ; Z\n nVM=  
} ; f|u!?NGl  
{D$+~ lO  
L:7%Wdyh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d4~!d>{n|c  
YH@^6Be9  
template < typename Func, typename aPicker >  eGjEO&$  
class binder_1 *5u0`k^j  
  { :M3Fq@w=  
Func fn; *&XOzaVU  
aPicker pk; g/eE^o ~;  
public :  Hi#hf"V  
R,8;GS42  
template < typename T > P9BShC5  
  struct result_1 RK< uAiU  
  { >HyZ~M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V3 2F  
} ; XsEDI?p2  
?g}G#j  
template < typename T1, typename T2 > ,VI2dNst\  
  struct result_2 6YNd;,it>p  
  { L\a G.\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }get e'I  
} ; r[K%8Y8`  
^8OK.iC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a0~LZQ?  
.r 4 *?>  
template < typename T > Kqm2TMO]>V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y2KR^/LN|Y  
  { 7*.nd  
  return fn(pk(t)); h:xvnyaI  
} <v%Q|r  
template < typename T1, typename T2 > 0-6rIdDTM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /V0[Urc@  
  { Fsz;T;  
  return fn(pk(t1, t2)); 6o6I]QL  
} n86LU Sj5  
} ; ~7ZWtg;B  
x.8fxogz  
VX0}x+LJ  
一目了然不是么? L xP%o  
最后实现bind Y'*oW+K  
&.F ]-1RN[  
f}=>c|Do  
template < typename Func, typename aPicker > Q WcQtM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Zjd9@  
  { R.(PZCvS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qco8m4n  
} fN&@y$  
;Nk,bb K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |0OY> 5  
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。 |h%=a8  
5X&Y~w,poU  
十一. phoenix 2u Zb2O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _0}u0fk  
o, PpD,,  
for_each(v.begin(), v.end(), ?.Q$@Ih0  
( {>g{+Eq  
do_ /*P) C'_M  
[ $O3.ex V  
  cout << _1 <<   " , " gWQ(B  
] Q<0X80w>  
.while_( -- _1), > 9.%hSy  
cout << var( " \n " ) AO, o|,#4F  
) S#kYPe  
); s@zO`uBc  
ncrg`<'/,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Uo?4o*}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor qF\w#nG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /z! Tgs4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r3  qKT  
PzOnS   
rU+3~|m  
template < typename Cond, typename Actor > MX? *jYl  
class do_while _AzI\8m  
  { t0,=U8]w  
Cond cd; PriLV4?  
Actor act; DL`8qJ'mJs  
public : IdqCk0lVD  
template < typename T > X$e*s\4  
  struct result_1 !0dQfj^_  
  { i-PK59VZ8f  
  typedef int result_type; p4V*%A&w  
} ; EQN)y27poW  
tk]D)+{u&c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i\<S ;  
k4a51[SYBK  
template < typename T > _3(rwD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Unvl~lm6  
  { \3OEC`  
  do Ge_fU'F  
    { {n|ah{_p|  
  act(t); yDfH`]i)U  
  } #9gx4U  
  while (cd(t)); KLvAe>#,  
  return   0 ; >TMd1? ,  
} )$RV)  
} ; d?&`Z Vl  
qg{gCG  
7HkFDI()1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }f;WYz5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /{f"0]-RA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Qo)Da}uo20  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &Ts!#OcB,  
下面就是产生这个functor的类: }4p)UX>aWT  
Li]bU   
b"WF]x|^  
template < typename Actor > b"uO BB  
class do_while_actor n&Ckfo_D  
  { f`:GjA,J$  
Actor act; -w*fS,O  
public : U$mDAi$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hw,nA2w\  
Vm|KL3}NRv  
template < typename Cond > G<M0KU (  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hs[x\:})/  
} ; y_X jY  
aX`uF<c9  
V:w%5'^3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?TeozhUY  
最后,是那个do_ b3EGtC}^  
vo f8bQ{&  
23P&n(.  
class do_while_invoker +l^tT&s;f  
  { 5CZyA`3V^5  
public : vP x/&x  
template < typename Actor > ~v%6*9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?V,q&=9  
  { K fD. J)  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ly&+m+Gwu  
} X8VBs#tLE  
} do_; /i3 JP}  
)O"E#%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qn7T{ BW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5]>*0#C S  
最后来说说怎么处理break和continue a;t}'GQGk  
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。 ._^}M<o 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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