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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Nk=M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9^c_^-8n<}  
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, RKj A`cJ  
@XmMD6{<  
?.4.Ubc\  
3%cNePlr  
  class filler x;b'y4kH  
  { sjaG%f&h  
public : \u)s Zh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ` -w;=_Bm  
} ; >fb*X'Zi%  
Z.h`yRhO  
8nZPY)o  
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: Aq";z.gi+  
F6q}(+9i  
mtTJm4  
_a.Q@A4'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *qpmI9m  
$1?YVA7  
7 51\K`L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ge97e/ CY  
/CX<k gz@  
j?.VJ^Ff/u  
}F1^gN&QF  
二. 战前分析 zA+ ^4/M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?cpID8Z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 '4O1Y0K  
3}N:oJI$z  
Kt`0vwkjvI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,l@hhaLm?  
  /* --------------------------------------------- */ ^8fO3<Jg  
vector < int *> vp( 10 ); T.K$a\/{,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aEL6-['(  
/* --------------------------------------------- */ Ex<-<tY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kB  :")$  
/* --------------------------------------------- */ fE^rTUtn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VBd.5YW  
  /* --------------------------------------------- */ RrRCT.+E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z~]17{x0  
/* --------------------------------------------- */ zL7+HY* 3o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nR ,j1IUF  
ap=M$9L'  
 =v8#@$  
wk-ziw  
看了之后,我们可以思考一些问题: H"n"Q:Yp  
1._1, _2是什么? Llg[YBJ7>  
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。 /5wvXk|@  
2._1 = 1是在做什么? 7H./o Vl  
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。 hd^?svID  
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。 xkqt(ng(  
Z7%>O:@z  
`aSz"4Wd  
三. 动工 F%< 0pi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rV1JJ.I  
\hm=AGI0  
e`C'5`d]  
Bj\0RmVa1  
template < typename T > m >'o&Hj  
class assignment K_}vmB\2l  
  { IcaF 4#  
T value; uK t>6DN.  
public : rL_AqSGAK1  
assignment( const T & v) : value(v) {} Dj %jrtT  
template < typename T2 > ?BLd~L+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kOkgsQQ  
} ; r$0" Y-a  
H!vvdp?Z  
T>L6 X:d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !O$EVl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IY :iGn8R  
 |\,e9U>  
\:O5,wf2  
! .!qJ%  
  class holder C96|T>bk  
  { <.=   
public : rK"$@ tc  
template < typename T > F lbL`@4M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JQ0KXS Nr  
  { 0HF",:yl  
  return assignment < T > (t); LQR9S/?Ld  
} p+yU!Qj  
} ; dGHRHXi  
Ag}>gbz~G  
8)M . W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^i@tOtS  
T!J\Dm-  
  static holder _1; f<y""0L9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N/^r9Nu  
-a/5   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }`*]&I[P  
而不用手动写一个函数对象。 y"P$:l  
K b{  
L2Mcs  
Xhi9\wteYw  
四. 问题分析 R$cg\DD  
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。 {n |Ra[9_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^oPf>\),C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dG6Mo76  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mi:$<fEX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [N H[n#  
ZW*"Kok  
五. 问题1:一致性 Tb~(?nY5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *I>1O*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R]L 7?=  
I~#'76L[  
struct holder ~6{;3"^<  
  { : h-N  
  // aS62S9nwX  
  template < typename T > nq A> }A  
T &   operator ()( const T & r) const Xgop1  
  { Xc`'i@FX  
  return (T & )r; -pcYhLIn  
} 8 =J6{{E  
} ; Qm ;ip E  
/Nb&e  
这样的话assignment也必须相应改动: gdHPi;  
<Gs)~T#'  
template < typename Left, typename Right > #;2Ju'e#z  
class assignment F) < f8F  
  { |67<h5Q1  
Left l; aBol9`6  
Right r; u[ "Pg  
public : @cSz!E}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -1Tws|4gc  
template < typename T2 > Q%q_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a?&oOQd-iP  
} ; TzerAX^  
uFG]8pj2V1  
同时,holder的operator=也需要改动: l}Jf;C*j1z  
kS3wa3bT  
template < typename T > (<2PhJ|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .hBE&Y>\  
  { HWD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Exk[;lI  
}  t\u0\l>  
d-39G*;1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 c7P"1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [%z~0\lu8  
z8jQaI]j  
return l(rhs) = r; tAc[r)xFw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ZuILDevMD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C$ nT&06o  
F8>Fp"  
template < typename Tp > j$Gb> Ex>  
class constant_t MS><7lk-  
  { VO[s:e9L  
  const Tp t; 3*XX@>|o  
public : @dD70T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (fb&5=Wzw  
template < typename T > pA4oy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;lnh;0B  
  { ;R 'OdQ$o  
  return t; j<wWPv  
} KS3 /  
} ; YD7i6A  
q"`1cFD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y7]N.G3,]  
下面就可以修改holder的operator=了 vvFXdHP  
ZKPnvL70  
template < typename T > fqFE GyeNr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )m \}ITf  
  { w/E4wp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J{\S+O2,*  
} |OhNQoTY  
Xn9TQ"[4  
同时也要修改assignment的operator() C]\r~f  
]X;Ty\UD&  
template < typename T2 > _U%!&_m6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >mi%L3Pk  
现在代码看起来就很一致了。 dX,2cK[aG  
lMFj"x\  
六. 问题2:链式操作 ??ah  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "JKrbgN@;L  
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。 T&X*[kP  
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。 M($dh9A_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 v8Bi1,g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?4(uwX p  
a[[u>oHyd  
template < typename T > <eI7xifD  
struct result_1 f-tjMa /_  
  { %'%r.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # ]&=]K1V  
} ; <Y9((QSM4  
)pW(Cp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 03iO4yOu  
8'@pX<  
template < typename T > W2qW`Ujo{  
struct   ref =>n:\_*M  
  { xaAJ>0IM  
typedef T & reference; k 2_ "  
} ; #ZeZs31  
template < typename T > DNq=|?qn]  
struct   ref < T &> 6rF[eb  
  { Q!z g=_z-  
typedef T & reference; |wQ|h$|  
} ; w91{''sK  
`BdZqXKG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :p%nQF,*f  
VfAIx]Fa  
template < typename T > vZq7U]RW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oslV@v F  
  { |j#x}8 [(  
  return l(t) = r(t); w%GEOIj}  
} $._p !,<  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;.'2ZNt2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v%VCFJ  
VSc;}LH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /E@LnKe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #3f\,4K5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o{(-jhR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z; r}G m  
最后的布局是: tE/j3  
                Add 'd D d9  
              /   \ ~^UQw? ;  
            Divide   5 O\q|b#q}/  
            /   \ p>96>7w  
          _1     3 66,?f<b  
似乎一切都解决了?不。 s>9w+|6Ji  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #(?EL@5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8Tyf#`'I  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %($sj| _l  
hIuK s5`  
template < typename Right > H :}|UW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dUk^DI,:l  
Right & rt) const % TyR8 %  
  { X25cU{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {()8 W r  
} lGwX.cA!'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LBk1Qw}-  
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。 hvnZ 2x.?d  
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。 RM|<(kq  
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。 >t.2!Z_RQ  
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。 ~raRIh=  
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? ygW,4Vz7J  
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: ;HlVU  
=q.2S; ?  
template < class Action > B- N  
class picker : public Action AA:Ch?  
  { 6! \a8q'z  
public : _S7GkpoK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <*<7p{x  
  // all the operator overloaded aF1pq  
} ; \(R(S!xr_  
^sY ]N77  
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。 NmthvKhH   
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: N J9H=  
a*0gd-e0@  
template < typename Right > Mf^ ;('~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wLAGe'GX  
  { Nc()$Nl8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MoIVval/  
} RAxAy{  
oC#@9>+@+"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9s5gi+l_O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m2AA:u_*j  
8p  }E  
template < typename T >   struct picker_maker i:0~%X  
  { B9`nV.a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sa36=:5x-  
} ; mWZoo/xtT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J GnL[9P_  
  { n a])bBn  
typedef picker < T > result; d nWh}!  
} ; \/*r45!  
q %i2' yE  
下面总的结构就有了: N93 ZI|T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 44B)=p7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~v$gk   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m/r4f279  
至此链式操作完美实现。 8 C@iD%  
^|5bK_Z&  
 s de|t  
七. 问题3 O:"gJ4D  
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。 ymT&[+V  
a]|P rjPI  
template < typename T1, typename T2 > `So*\#\T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `{s:lf  
  { _V^^%$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3N|,c]|  
} T.H S.  
x>m_ v  
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: #8z2>&:|  
yeqZPz n  
template < typename T1, typename T2 > W6_/FkO  
struct result_2 (0g@Z `r  
  { tbrjTeC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s"#>Xc  
} ; g|tnYN  
y)X1!3~(  
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? lPFT)>(+@  
这个差事就留给了holder自己。 ,.6Hh'^65^  
    UaA6  
.e%PK  
template < int Order > [H$rdh[+  
class holder; *[t@j*al  
template <> # kl?ww U  
class holder < 1 > 'kPc`) \  
  { U@ x5cw:  
public : D'2&'7-sm\  
template < typename T > 48nZ H=(Eh  
  struct result_1 ,Ua`BWF  
  { H@GiHej  
  typedef T & result; Ufd{.o[{-  
} ; `6koQZm  
template < typename T1, typename T2 > D6@c&  
  struct result_2 rTT Uhd  
  { ,{MA90!  
  typedef T1 & result; `O ?61YUQH  
} ; AI}29L3C  
template < typename T > !%>p;H%0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PB*m D7"  
  { /co^swz  
  return (T & )r; p"EQ6_f  
} gf7%vyMo$  
template < typename T1, typename T2 > tYK 5?d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JK34pm[s  
  { 7KXc9:p+  
  return (T1 & )r1; >xb}AY;  
} m?VA 1  
} ; c,-3+b  
oMk6ZzZ,>  
template <> cL}} ^  
class holder < 2 > $x#0m  
  { *J,VvO 9  
public : T+7-6y+ d  
template < typename T > 4Ynv=G Qz  
  struct result_1 u+"3l@Y#  
  { \tH^w@j47  
  typedef T & result; bII pJQ1.[  
} ; Xg E\q  
template < typename T1, typename T2 > RuSKJ,T:9  
  struct result_2 w}nc^6qH  
  { f-&4x_5  
  typedef T2 & result; VgLrufJ  
} ; KvW {M  
template < typename T > X<{kf-GP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -,+zA.{+W  
  { |tF:]jnIt  
  return (T & )r; BU],,t\  
} T9N][5\  
template < typename T1, typename T2 > ]  }XsP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 06-QE^  
  { ^ur?da9z'  
  return (T2 & )r2; <WhdQKFf-  
} .BP@1K  
} ; .&fG_(6|  
9cQZ`Ex  
5'=\$Ob  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [vCZoG8+>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k'Is]=3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vJTdZ p  
^ z!g3  
return l(i, j) = r(i, j); D>neY9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c&4EO|  
VrDSN  
  return ( int & )i; .)J7 \z8m  
  return ( int & )j; ;Qe-y|>  
最后执行i = j; wj$l 093  
可见,参数被正确的选择了。 2loy4f  
h$ ]=z\=  
l12Pj02w  
+P YX.  
mcbvB5U  
八. 中期总结 =GH>-*qp  
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: SStaS<q '  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2:b3+{\f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {yFCGCs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jD]Ci#|W  
3Wv -olv  
(SMnYh4  
/Wos{ }Z 0  
5,Rxc=  
NL`}rj  
九. 简化 8x":7 yV&  
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。 DXFU~J*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]=Im0s  
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: !' ;1;k);  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,6N|?<26O  
  +-*/&|^等 .T;:6/??1  
2. 返回引用。 $#2zxpr,  
  =,各种复合赋值等 o_=t9\:  
3. 返回固定类型。 b2rlj6d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?fv5KdD  
4. 原样返回。 VS.~gHx  
  operator, Jkf%k3H3I*  
5. 返回解引用的类型。 H{yUKZH*  
  operator*(单目) %0-fn'  
6. 返回地址。 \mGx-g6  
  operator&(单目) :'hc&wk`  
7. 下表访问返回类型。 ">zK1t5=  
  operator[] Tnd)4}2 p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2H\ }N^;f  
  operator<<和operator>>  8kn> ?  
aL?+# j^"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K9z 1'k QH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6b!F7ky g  
tNk.|}  
template < typename Left > GhlbYa  
struct value_return 0Ncx':]5  
  { ^~dBO %M^  
template < typename T > UQ[!k 6  
  struct result_1 hD)'bd  
  { `LroH>_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /sU~cn^D5  
} ; R_JB`HFy=  
st4WjX_Q  
template < typename T1, typename T2 > R%%Uw %`  
  struct result_2 <vb%i0+b.^  
  { &7-ENg9 [  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A[7\!bq5  
} ; w; rQ\gj  
} ; 3haR/Y N  
)~> C1<  
d2~*fHx_!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =qWcw7!"  
q7#4e?1  
下面我们来剥离functor中的operator() g]$e-X@k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P0 4Q_A  
[{&GMc   
return l(t) op r(t) Fy6(N{hql  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -e2f8PV?3  
return op l(t) L <QjkFj  
return op l(t1, t2) EOj.Jrs~  
return l(t) op v~B "Il  
return l(t1, t2) op )I{~Pcq  
return l(t)[r(t)] R(t1Ei.-?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $c1zMkY)u  
2%{(BT6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FN+x<VXo(  
单目: return f(l(t), r(t)); uge~*S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); " J4?Sb<  
双目: return f(l(t)); d~QZc R  
return f(l(t1, t2)); fK 4,k:YC  
下面就是f的实现,以operator/为例 [@_IUvf^.  
~DL-@*&  
struct meta_divide 7=wPd4  
  { E[=# Rw!*  
template < typename T1, typename T2 > {9c_T!c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j tH>&O  
  { N{}o*K  
  return t1 / t2; [<nmJ-V  
} oR@emYL  
} ; l_lK,=cLj+  
R9q9cB i3  
这个工作可以让宏来做: y 1I(^<qO=  
8 *Y(wqH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HKXtS>7d  
template < typename T1, typename T2 > \ 0Yo(pW,k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ny" "lcy  
以后可以直接用 #qcF2&a%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c,,(s{1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -s_=4U,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) oC  }  
3vc2t6S%*  
)b=m|A GX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uQmtd  
v(GT+i)|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qX"m"ko  
class unary_op : public Rettype eZbT;  
  { By;{Y[@rS  
    Left l; b~td ^  
public : zI& ).  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k:yrh:JhB  
Rq[VP#  
template < typename T >  QUb#84  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3E$h W  
      { y,F|L?dIq  
      return FuncType::execute(l(t)); /ReOf<%B  
    } m`!Vryf  
D>6vI  
    template < typename T1, typename T2 > *7`amF-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "t >WM  
      { 8h{;*Wr-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1\LK[tvh  
    } @tfatq+q  
} ; i}_d&.DbF  
Y{`hRz`  
aSM S uX8  
同样还可以申明一个binary_op 3;er.SFu{  
a IgV"3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WW3! ,ln_  
class binary_op : public Rettype  B@K =^77  
  { {SJnPr3R  
    Left l; rhH !-`m  
Right r; Sd?+j;/"  
public : cS;O]>/5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y"nL9r.,:  
+V,Ld&r  
template < typename T > pP^"p"<s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KKGwMJku}  
      { |n~Vpy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K-6+fgeB  
    } lj+}5ySG/  
E[8i$  
    template < typename T1, typename T2 > #(dERET*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F m$;p6&j  
      { ^!x}e+ o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c]3^2Ag,  
    } r Cn"{.rI  
} ; 'qlWDt/  
M^?=!!US^  
8 huB<^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v>' mW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gH[lpRu|7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .{Df"e>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vy{YGT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x5YHmvy/l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A,f%0 eQR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0qk.NPMB0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9 ?(P?H  
下面是修改过的unary_op &4V"FHy2  
z! DD'8r>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  j.vBld  
class unary_op S X6P>:`  
  { b1t7/q  
Left l; QP[`*X  
  D OGg=`XK1  
public : ]qNPOnlp  
F<^93a9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} % ovk}}%;  
Nk/Ms:57y  
template < typename T > c69M   
  struct result_1 VsR`y]"g  
  { K$Yc!4M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *EzAo  
} ; liG3   
x|IG'R1:Y  
template < typename T1, typename T2 > Bg0 aLU)[  
  struct result_2 & wG3RR|  
  { -Drm4sTpDb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lL6qK&;  
} ; :>GT<PPD;  
%Q[+bN[/  
template < typename T1, typename T2 > m[!AOln)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >6cENe_@t  
  { ^"\., Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H=k`7YN  
} $[-{Mm  
 {r?qI  
template < typename T > ^_^rI+cTX1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "yV)&4 )  
  { $N`uM  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?FRQ!R  
} fl18x;^I  
R@H}n3,  
} ; BlvNBB1^  
!WReThq  
^Wz3 q-^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [j`-R 0Np  
好啦,现在才真正完美了。 Cb/?hT  
现在在picker里面就可以这么添加了: gDJ@s    
*tZ#^YG{(  
template < typename Right > vaEAjg*To<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *cn#W]AE  
  { v^_<K4N`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5cE!'3Y  
} )iG+pP@.@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K\GIh8L  
 p3r1lUw  
P!)k4n  
hrr;=q$  
E~|`Q6&Y  
十. bind @5# RGM)5^  
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。 Y)L\*+ >"[  
先来分析一下一段例子 5bzYTK&-  
WsCzC_'j.  
^2PQ75V@.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +6* .lRA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AH(O"v`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b!' bu  
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。 :4D#hOI  
我们来写个简单的。 7l})`> k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4IYC;J2L  
对于函数对象类的版本: K!9rH>`\  
dsxaxbVj%  
template < typename Func > d4P0f'.z  
struct functor_trait 5}4MXI4  
  { TIa`cU`  
typedef typename Func::result_type result_type; (u >:G6K  
} ; ].2it{gF?b  
对于无参数函数的版本: = *A_{u;E  
rHtT>UE=  
template < typename Ret > C9}2F{8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PHa#;6!5  
  { r}~l(  
typedef Ret result_type; ^JMSe-  
} ; :6z0Ep"  
对于单参数函数的版本: BVC{Zq6hi  
Fq5);sX=  
template < typename Ret, typename V1 > cF[[_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B|O/h! H.  
  { q t}[M|Q^r  
typedef Ret result_type; yf=ek= =  
} ; ~j\/3;^s   
对于双参数函数的版本: ;61m  
lC1X9Op  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !P!|U/|c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9CWUhS   
  { o+O\VNW  
typedef Ret result_type; FJ}QKDQW=  
} ; #U&G$E`7  
等等。。。 uu>[WFh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'eo2a&S2D  
*0R=(Gy  
template < typename Func > g-%uw[pf  
struct func_return <!zItFMD[m  
  { +WwQ!vWWd  
template < typename T > \Rp)n=|  
  struct result_1 Drlt xI)  
  { 5.|rzk>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _TB\@)\  
} ; xL>0&R  
=I/J !}.  
template < typename T1, typename T2 > 't{=n[  
  struct result_2 5Tp n`2F  
  { \+MR`\|3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yHt63z8'  
} ; ,[bcyf  
} ; d<6L&8)<  
_uHyE }d  
kozg8 `\]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ok6Y&#'P  
M14_w,  
template < typename Func, typename aPicker > 7B% @f9g  
class binder_1 (7ew&u\Li  
  { eOn,`B1  
Func fn; YQN=.Wtc  
aPicker pk; \lR~!6:  
public : =WEfo;  
-"a+<(Y  
template < typename T > & ,&+/Sr11  
  struct result_1 ~.x!st}  
  { @-b}iP<T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {=g-zsc]K  
} ; ?EX'j >  
8d)F#  
template < typename T1, typename T2 > _n}!1(xYa`  
  struct result_2  b9y E  
  { 59^@K"J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '*3+'>   
} ; E7_^RWG  
il-&d]AP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Ll[vBW  
%k$C   
template < typename T > h'-TZXs0e1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]K9 x<@!  
  { ;*Z w}51  
  return fn(pk(t)); ?>o39|M_w  
} m'qMcCE  
template < typename T1, typename T2 > ^m1Rw|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .X2mEnh  
  { !)9zH  
  return fn(pk(t1, t2)); (`!| Uf$  
} +&?VA!}.  
} ; sa#"@j)  
NOS5bm&-  
-~(0:@o ;  
一目了然不是么? u8 <=FV3  
最后实现bind @6D<D6`  
p[uwG31IL`  
E?XA/z !  
template < typename Func, typename aPicker > >leOyBEAR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r>)\"U#  
  { >Le mTr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Oy|9po  
} e8lF$[i  
Q49|,ou[H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [#Yyw8V#<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v l*RRoJ  
;OKQP~^iH2  
十一. phoenix _+;x 4K;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z{n=G  
0Hz3nd?v  
for_each(v.begin(), v.end(), GS{9MGl  
( Ti)n(G9$  
do_ 0"QE,pLe4  
[ 7CIje=u.q  
  cout << _1 <<   " , " Zwt!nh   
] 8% |x)  
.while_( -- _1), gEe}xI  
cout << var( " \n " ) }%1E9u  
) 1_p'0lFe  
); MYx*W7X  
F@I_sGCcb  
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: $o@?D^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor uVO9r-O8p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JV/,QWar  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~T-.k 7t  
ji8 Rd"S  
!.J~`Y'd_  
template < typename Cond, typename Actor > |(V%(_s  
class do_while Ml3F\ fAW  
  { ^4fkZh  
Cond cd; ;,A\bmC  
Actor act; ;I7Z*'5!  
public : GS,pl9#V_  
template < typename T > vn_avYwiy  
  struct result_1 @!MbPS  
  { foFn`?LF  
  typedef int result_type; X%-4x   
} ; wd]Yjr#%Ii  
sooh yK8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @fK`l@K  
k@Tt,.];  
template < typename T > cnc$^[c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B 3h<K}  
  { m,KY_1%M  
  do _YJwF1e+M  
    { NWpRzh8$u  
  act(t); j>T''T f  
  } i!HGM=f  
  while (cd(t)); Lf-8G5G  
  return   0 ; #SXXYh-e  
} B%pvk.`  
} ; xn@jL;+<-  
b?^n'0  
w#1dO~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t}tKm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4Klfnki  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QXz!1o+"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S&Sf}uK  
下面就是产生这个functor的类: m\>x_:sE  
x -!FS h8q  
?gtkf[0B|  
template < typename Actor > fkG8,=  
class do_while_actor oN$ZZk R  
  { (NQ[AypMI  
Actor act; e)7)~g54  
public : cm3Y!p{p"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'SieZIm)  
&zp5do;m  
template < typename Cond > 3u^TJt)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (wfg84  
} ; p\WUk@4  
7S`H?},sR  
qcot T\rq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~<%cc+;`  
最后,是那个do_ U)!AH^{32  
8if"U xV(  
v(^rq  
class do_while_invoker M<)2  
  { p(G?  
public : t>fB@xHBB  
template < typename Actor > {<2Zb N?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |$t0cd  
  { =gIYa  
  return do_while_actor < Actor > (act); wj^I1;lO  
} w(j9[  
} do_; = I(s7=Liu  
hvyN8We  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6&Dvp1`m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B`F82_O  
最后来说说怎么处理break和continue yjq )}y,tF  
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。 "!tB";n  
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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