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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v/CXX<^U(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U?.VY@  
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, '{ C=vW  
`qUmOFl  
`A?/Ww>;  
Plt~l3_  
  class filler /J5wwQ (:  
  { LnM+,cBz  
public : ,.DU)Wi?}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]V}";cm;2  
} ; `@eQL[Z9x  
[x9eamJ,H  
V<(cW'zA/  
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: M`S >Q2{  
6&h,eQ!  
B 6|=kl2C  
Vbz$dpT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *n}{ )Ef  
>a]{q^0  
 X&(1DE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %m{h1UQQ +  
I)n%aTfo8  
 Q L  
@0+@.&Z  
二. 战前分析 3M/kfy  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ])vM# f  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z,$^|'pP  
Dy0RZF4_  
i?||R|>;"'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); joYj`K  
  /* --------------------------------------------- */ 7)<&,BWc  
vector < int *> vp( 10 ); NouT~K`'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1[mX_ }K  
/* --------------------------------------------- */ v-g2k_ o|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `Y8 F}%i[  
/* --------------------------------------------- */ q,kdr)-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yA =#Ji  
  /* --------------------------------------------- */ rr9N(AoxW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b m`x  
/* --------------------------------------------- */ U H `=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a$"3T  
 w8$8P  
05$CIS>!  
z GA1  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8,=,'gFO  
1._1, _2是什么? #sN]6  
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。 !-p5j3A4L  
2._1 = 1是在做什么? >pUR>?t"  
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。 r ",..{  
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。 =`99ez+y  
FL9 Dz4  
2I>X]r.S!1  
三. 动工 MBp%TX!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }~y i6!w'  
$CRu?WUS]'  
l*":WzRGvF  
xrf z-"n4  
template < typename T > S sGb;  
class assignment Y'mtMLfMc  
  { ,F!zZNW9  
T value; EWrIDZi  
public : xN'$ Yh  
assignment( const T & v) : value(v) {}  l|j  
template < typename T2 > f;x0Ho5C2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Jx!#y A;  
} ; I w~R@,  
C[6} 8J|  
BF b<"!Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T]HeS(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ))66_bech  
kc-=5l  
,` 6O{Z~  
2Jo|]>nl}u  
  class holder lK 5@qG#  
  { Qzt'ZK  
public : s'b 4Me  
template < typename T > Y 3h`uLQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _(l?gj  
  { ?(0=+o(`  
  return assignment < T > (t); qILb>#  
} C3)*Mn3%P  
} ; N:x--,2  
[MhKR }a  
w;W# 'pE  
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: ]l>LU2 sx  
k<Qhw)M8  
  static holder _1; {bHUZen  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iO+,U}&  
,sI<AFI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ti'B}bH>'  
而不用手动写一个函数对象。 Bs)'Gk`1  
jVi> 9[rz  
oq${}n<  
3>M%?d  
四. 问题分析 4PjC[A*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 lonV_Xx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 : e1kpQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V^Y'!w\LGI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2[j(C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B X\/Am11  
~I6N6T Z  
五. 问题1:一致性 6~c#G{kc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,_iq$I;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iR?}^|]  
!6!Gx:  
struct holder cX7 O*5C  
  { ];xDXQd  
  // qYoB;gp  
  template < typename T > ^G|* =~_  
T &   operator ()( const T & r) const bd]9 kRq1K  
  { 4>A|2+K\  
  return (T & )r; !]5}N^X  
} @<NuuYQ&  
} ; Xii>?sA5Z"  
5`Q j<   
这样的话assignment也必须相应改动: t:MSV?  
wXjidOd $  
template < typename Left, typename Right > \?SvO  
class assignment =PU($  
  { is }>+&_  
Left l; XeX\u3<D  
Right r; pHT]2e#  
public : sYjhQN=Y*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3xT9/8*  
template < typename T2 > .G.WPVE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '2GnAws^  
} ; ^/_Yk.w  
/~M H]Gh  
同时,holder的operator=也需要改动: 4-~Z{#-  
&rGB58  
template < typename T > vJLGy]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KL3Z(  
  { > vdmN]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >H^#!eaqw  
} e2f+Fv 9  
v3#,Z!  
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。 8Qo'[+4;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fuzB;Ea  
P q$0ih  
return l(rhs) = r; N_I KH)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Cb1w8l0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LH)XD[  
I)tiXcJw  
template < typename Tp > Fvf |m7  
class constant_t ~: {05W  
  { m>%b4M  
  const Tp t; !$A/.;0$  
public : ki?h7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jy5sZ }t[  
template < typename T > u<Y#J,p`e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "$XX4w M  
  { jMgXIK\  
  return t; GlnO8cAB  
} yVII<ImqIH  
} ; H T|DT  
];Z6=9n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L8 L1_  
下面就可以修改holder的operator=了 4qE95THB  
<q8@a0e@  
template < typename T > q pCI [[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )\|+G5#`  
  { ]QhTxrF"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6|zhqb|s  
} 5BJ E  
^Jp,&  
同时也要修改assignment的operator() )V\@N*L`ik  
TWzLJ63*  
template < typename T2 > Pg%9hejf3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ? 3=G'Ip5n  
现在代码看起来就很一致了。 7~ PL8  
2%dL96  
六. 问题2:链式操作 ;$QC_l''b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 27EK +$  
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。 @eJCr)#}  
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。 N7?B"p/  
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。 1Y|a:){G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j-":>}oW2.  
yd).}@  
template < typename T > hW~.F  
struct result_1 8.i4QaU  
  { uMJ \  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /]_t->  
} ; Ot2o=^Ng  
} o%^ Mu B  
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:  Y !?'[t  
W6&vyOc  
template < typename T > G3~`]qf  
struct   ref [ QiG0D_'=  
  { b6bs .  
typedef T & reference; yOq@w!xz  
} ; ;f[lq^eV  
template < typename T > E5w;75,  
struct   ref < T &> l4>^79**  
  { {'5"i?>s0>  
typedef T & reference; U[@y 8yN6M  
} ; CIjc5^Y2  
m^k0j/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !y= R)k  
T$I_nxh[)L  
template < typename T > Mfj82rHg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6qWUo3  
  { zxbf h/=  
  return l(t) = r(t); [={mCGU  
} FEaT}/h;  
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。 =l/6-j^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 # z|Q $  
s/E|Z1pg3  
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 \84t\jKR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9;E=w+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yD7BZI xW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;-+q*@sa]  
最后的布局是: o4);5~1l  
                Add 1~5DIU^  
              /   \ qN $t_  
            Divide   5 A&Y5z[p  
            /   \ ;mkkaW,D*  
          _1     3 iwotEl0*{  
似乎一切都解决了?不。 ,`@pi@<"#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7?$?Yu  
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。 5*AXL .2ih  
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: Zt`Tg7m  
4:`D3  
template < typename Right > hF%M!otcJ-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qt@L&v}~j  
Right & rt) const JvpGxj  
  { ]~({;;3o-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m`/Nl<  
} 9iA rBL"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K^Awf6%  
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。 @5Xo2}o-Q  
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。 KdkA@>L!;  
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。 '5e,@t%y  
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。 c3$T3Lu1  
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? mj~:MCC  
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: LeKovt%  
&*C5Nnlv  
template < class Action > M]x> u@JH  
class picker : public Action x:|Y)Dn\  
  { $x0SWJ \G  
public : YX\vk/[|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &Y]':gJ  
  // all the operator overloaded ]&cnc8tC  
} ; ,T$ts  
qJhsMo2IH  
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。 1Kg0y71"  
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: f7Gn$E|/r;  
d1b] +AG4  
template < typename Right > ;cor\ R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dzf2`@8#  
  { eqbN_$>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yvAO"43  
} [q <'ty  
kv+%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sV\_DP/l  
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。 C]`uC^6g  
*l2`- gbE  
template < typename T >   struct picker_maker l/eF P  
  { @~3--  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O$Rz/&  
} ; p"g|]@m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }9~^}99}  
  { I6>J.6luF9  
typedef picker < T > result; RK3y q$  
} ; R>< g\{G]  
8Zv``t61  
下面总的结构就有了: uqMw-f/  
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。 y.rN(  
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。 (eHyas %X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @:lM|2:  
至此链式操作完美实现。 nM,:f)z  
iI3:<j l  
J2UQq7-y  
七. 问题3 xoaO=7\io  
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。 +$2{u_m,  
f6Qr0Op  
template < typename T1, typename T2 > ZN[<=w&(cB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \br!77  
  { rP@#_(22  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p>6`jr  
} O9=/\Kc  
~+q1g[6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^D yw(>9  
{e|qQ4~h  
template < typename T1, typename T2 > x#rgFY,TY  
struct result_2 dP5x]'"x  
  { 3EoCEPb#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NvR{S /Z  
} ; Lb*KEF%s  
^ Ltho`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -yqsJGY  
这个差事就留给了holder自己。 .Y)[c. ,j  
    !Ok(mgV$/  
j8Z,:op  
template < int Order > U1RU2M]v  
class holder; 91-bz^=xO  
template <> Up9{aX  
class holder < 1 > Bo 35L:r|  
  { L@}PW)#  
public : 'ofj1%c  
template < typename T > v^|U?  
  struct result_1 U|^xr~q!f-  
  { $=aO*i  
  typedef T & result; g=*jKSZ  
} ; P7x;G5'.  
template < typename T1, typename T2 > 3h:j.8Z  
  struct result_2 @"@a70WHk  
  { .3!Wr*o  
  typedef T1 & result; 9shf y4?k  
} ; ]WT@&F  
template < typename T > FG?Mc'r&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const la!]Y-s)'4  
  { .[|UNg  
  return (T & )r; SZykG[  
} &|yLTx  
template < typename T1, typename T2 > IwYeKN6s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {#,<)wFV\  
  { }^"6:;,  
  return (T1 & )r1; .;#T<S "  
} q=1 N&#R G  
} ; uuzV,q  
.*O*@)}Ud  
template <> L/3A g* ]  
class holder < 2 > B#sCB&(  
  { )6|L]'dsZ  
public : qi-XNB`b  
template < typename T > m|*B0GW  
  struct result_1 z;OYPGvkw  
  {  Rr) 5 [  
  typedef T & result; B2`S0 H  
} ; VPLf(  
template < typename T1, typename T2 > N0`9/lr|  
  struct result_2 R@e'=z[%1  
  { 8K%N7RL|  
  typedef T2 & result; G0FzXtu)q  
} ; }nmlN  
template < typename T > 2YD\KXDo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i FI74COam  
  { #]#9Xq  
  return (T & )r; x*7@b8J  
} Q>niJ'7WF  
template < typename T1, typename T2 > i'tMpS3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !MbzFs~  
  { [%W'd9`>  
  return (T2 & )r2; 86&M Zdv6  
} KK|w30\f  
} ; 1wSAwpz  
NvK9L.K  
EF/d7  
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> >。 {X{R]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C.j+Zb1Z(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0<M-asI?  
W.wPy@yi  
return l(i, j) = r(i, j); $8EEtr,!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @"w4R6l+*  
-I< >Ab  
  return ( int & )i; Vk5Z[w a  
  return ( int & )j; C@M-_Ud>Q  
最后执行i = j; X>(1fra4  
可见,参数被正确的选择了。 ,67Q!/O  
MK< y$B{}  
('J/Ww<  
o3WOp80hz  
ChBf:`e  
八. 中期总结 >P6"-x,["  
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: oFk2y^>u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "N4^ ^~s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?hoOSur+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P^Hgm  
+Y;P*U}Qg[  
Mz+I YP`L  
ULx:2jz  
1{uxpYAP=  
Ple.fKu  
九. 简化 n ]%2Kx  
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。 B|`?hw@g+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |x[I!I7.F  
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: a@}.96lStD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iTxWXij  
  +-*/&|^等  _"DC )  
2. 返回引用。 IsXNAYj  
  =,各种复合赋值等 [9E~=A#  
3. 返回固定类型。 z8=THz2f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vu0Ql1  
4. 原样返回。 zLJ>)v$81  
  operator, pn"!wqg  
5. 返回解引用的类型。 j cd<'\;  
  operator*(单目) j?T'N:Qd  
6. 返回地址。 7UTfafOGX  
  operator&(单目) uWS]l[Ga  
7. 下表访问返回类型。 )Q2Ap&  
  operator[] t~2oEwTm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f\&X$g  
  operator<<和operator>> ?G{0{ c2  
>t+ ENYb  
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。 &61U1"&$R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lZzW- %K  
Bc>j5^)8w  
template < typename Left > m\teE]8x  
struct value_return "O$bq::(]e  
  { G?4@[m  
template < typename T > |mT%IR  
  struct result_1 =4TQ*;V:  
  { $v>q'8d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A;cA|`b  
} ; kD#T _d  
VoCg,gow  
template < typename T1, typename T2 > 'h$:~C  
  struct result_2 }i9:k kfq2  
  { HwU9 y   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w4 yrAj 2  
} ; S2X@t>u-  
} ; 1$cl "d`~  
KXKT5E$  
,fjY|ip  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qt u;_  
rrIyZ@_d9  
下面我们来剥离functor中的operator() A}fm).Wp@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7cc^n\c?Y  
-jQ*r$iRE  
return l(t) op r(t) hqRC:p#9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z% +$<J  
return op l(t) C-pR$WM:HN  
return op l(t1, t2) ]($ \7+  
return l(t) op WZa6*pF  
return l(t1, t2) op -TD\?Q  
return l(t)[r(t)] ]*dYX=6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s|IBX0^@  
OvH:3 "Sdy  
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: sRB=<E*_  
单目: return f(l(t), r(t)); |v+z*}fKw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9J:|"@)N  
双目: return f(l(t)); l|q-kRRjn  
return f(l(t1, t2)); 9nY`rF8@  
下面就是f的实现,以operator/为例  \? /'  
t 7Y*/v&P(  
struct meta_divide @9^OHRZX  
  { w4fKh  
template < typename T1, typename T2 > j"Jf|Hq $  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !7t&d  
  { bQD8#Ml1  
  return t1 / t2; [ G 9Pb)  
} wx-\@{E  
} ; Xg~9<BGsi  
stiF`l  
这个工作可以让宏来做: RvG=GJJ9  
EPE_2a}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j_C"O,WS  
template < typename T1, typename T2 > \ Nuqmp7C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eA N{BPN [  
以后可以直接用 d==0 @`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !'_7MM  
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 !B`z|#  
(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。。。) F{mUxo#T  
;R= n<=Axa  
A%#M#hD/  
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 sOqFEvzo1%  
^i@anbH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S(@kdL  
class unary_op : public Rettype B/X$ZQ0  
  { Y" =8wNbr  
    Left l; 97Dq;  
public : *VsGa<V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,X!)zAmm  
`BmnXWMgx  
template < typename T > B}[CU='P*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zS:2?VXxq  
      { 4?Y7. :x  
      return FuncType::execute(l(t)); :E}y Pcw  
    } Cl '$*h  
x[mz`0  
    template < typename T1, typename T2 > =%8 yEb*5#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rp\`uj*D  
      { 1G]D:9-?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OUWK  
    } s(py7{ ^K  
} ; *zUK3&n~I  
yF\yxdUX#  
4T3Z9KD!8  
同样还可以申明一个binary_op xHt7/8wF  
W=HvMD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D\M"bf>q1  
class binary_op : public Rettype Xz@#,F:@  
  { 7;+G)44  
    Left l; nA0%M1a  
Right r; dQT[pNp:  
public : a0hBF4+6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g8cBb5(L  
wU|@fm"  
template < typename T > 2.WI".&y=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (s&:D`e  
      { Gtaa^mnxD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CNb(\]  
    } zg3kU65PJE  
|&"aZ!Kn  
    template < typename T1, typename T2 > O*v&C Hd3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :pM 8Q1:B  
      { pl%!AY'oE>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T^Ia^B-%}g  
    } ^2}HF/  
} ; "a].v 8l!  
{ol7*%u  
%SB4_ 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 $M)SsD~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z=KDkpV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;[;WEA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 UhqTn$=fb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! el`?:dY H  
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。。。 MlYm\x8{M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nHm29{G0  
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) k Nc- @B  
下面是修改过的unary_op p/ xlR[  
mDz44XO   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b 9rQQS  
class unary_op &V1d"";SZ  
  { vD@|]@gq  
Left l; }xC2~  
  Pw<'rN8''  
public : Uk]jy>7;!  
V<#KFm$>C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hmr f\(x  
t3<8n;'y:  
template < typename T > 27N;>   
  struct result_1 !.,J;Qt  
  { M>Q ZN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gdeM,A|  
} ; D&F{0  
N#Rb8&G)b  
template < typename T1, typename T2 > EA(4xj&:U  
  struct result_2 rl 7up  
  { 7P2n{zd,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f$QkzWvr  
} ; i[9yu-  
V K6D  
template < typename T1, typename T2 > we[+6Z6J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D(ItNMc Ku  
  { ]}lt^7\=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y>w7%N  
} dJ I }uQ  
OY}FtG y  
template < typename T > C0[U}Y/r2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s1Acl\l-uF  
  { HhQ0>  
  return OpClass::execute(lt(t)); j~>{P=_}  
} ss%,  
B?i#m^S  
} ; 'y; Kj  
_?H3*!>3  
2, )>F"R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %\ i&g$  
好啦,现在才真正完美了。 :.ZWYze  
现在在picker里面就可以这么添加了: h"+7cc@  
*Z"`g %,;  
template < typename Right > &PE%tm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lq5xp<  
  { 60^j<O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >\[]z^J  
} OiQf=Uz\  
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。 : wS&3:h  
NH|I>vyN  
_ cQ '3@  
is8i_FoD,n  
`{:Nt#7  
十. bind Ht;Rz*}  
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。 5h/,*p6Nje  
先来分析一下一段例子 OUUV8K  
"jyo'r  
6}-No  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W"Y)a|rG%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ur#jJR@%3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^+D/59I  
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。 iY/2 `R  
我们来写个简单的。 #4mRMsW5"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nRc\!4  
对于函数对象类的版本: n5kGHL2   
\ji\r]k  
template < typename Func > *|Vf1R]  
struct functor_trait Fge%6hu  
  { 4& cQW)  
typedef typename Func::result_type result_type; :rU.5(,  
} ; 3S3(Gl  
对于无参数函数的版本: +"-l~`+<es  
u!|_bI3  
template < typename Ret > je^VJ&ac  
struct functor_trait < Ret ( * )() > syB pF:`-W  
  { 1<'z)r4  
typedef Ret result_type; D/Ki^E  
} ; /al56n  
对于单参数函数的版本: ]]K?Q )9x  
x9>$197  
template < typename Ret, typename V1 > */h(4Hz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3XlQ4  
  { > pb}@\;:  
typedef Ret result_type; y!gPBkG&3n  
} ; xR0*w7YE  
对于双参数函数的版本: V8 8u -  
&zF>5@fM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UDr 1t n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vU,7Y|t`  
  { V\zcv@  
typedef Ret result_type; F%-@_IsG#  
} ; `f}s<At  
等等。。。 z )hK2JD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8%CznAO"?W  
e2 c'Wab  
template < typename Func > MS;^:t1`  
struct func_return d]e36Dwk  
  { <8 <P,  
template < typename T > V.:,Q  
  struct result_1 S.`y%t.GP  
  { !6=s{V&r1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LRHod1}mS  
} ; ?\,;KNQr  
"qq$i35x  
template < typename T1, typename T2 > !6-t_S  
  struct result_2 &D M3/^70  
  { `3\U9ZH23  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I%r7L  
} ; $/"Ymm#"\Y  
} ; @`KbzN_h/  
S|tA%2z  
k*;U?C!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5%2~/ "  
'S6zkwC]  
template < typename Func, typename aPicker > M _< |n  
class binder_1 n R,QG8  
  { THq}>QI  
Func fn; -Ct+W;2  
aPicker pk; |_p7vl"  
public : T3oFgzoO  
e=VSO!(rY  
template < typename T > A x8>  
  struct result_1 >I@&"&d  
  { e">&B]#}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]\fHc"/  
} ; 5/P. 4<c7  
X'$H'[8;C  
template < typename T1, typename T2 > |u%;"N'p)  
  struct result_2 1R@G7m  
  { #9TL5-1y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %TFsk  
} ; F.y_H#h  
Jf2JGTcm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D,.`mX  
ub8d]GZJ  
template < typename T > R-zS7Jyox  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O:GPuVb\  
  { fGV'l__\\  
  return fn(pk(t)); Fy5:|C N  
} {H,O@  
template < typename T1, typename T2 > T4:H:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m&=Dy5  
  { Rp2h[_>  
  return fn(pk(t1, t2)); GjwH C{  
} 8g8eY pG  
} ; %TI3Eb  
jX4$PfOhR  
r8YM#dF  
一目了然不是么? f`ibP6%  
最后实现bind >uZc#Zt  
Hx+r9w  
u^SInanw  
template < typename Func, typename aPicker > y$fMMAN7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W3/] 2"0  
  { ]+,L/P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U0 -RG  
} 2<UC^vZ  
9 D.wW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jjH2!R]^>  
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。 O+mEE>:w%  
/ :.I&^>P  
十一. phoenix *Jcd_D\-(1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2|?U%YrHWs  
IY.M#Q ]  
for_each(v.begin(), v.end(), }f;TG:6  
( /Zs_G=\>  
do_ &zgliT!If  
[ "a;$uW@.6  
  cout << _1 <<   " , " 7@ONCG  
] j9c:SP5  
.while_( -- _1), , SUx!o  
cout << var( " \n " ) F}mt *UcMG  
) b' ^<0c  
); E2}X[EoBF  
KJ/Gv#Kj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3-{WFnA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor b&E"r*i|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M3UC9t9]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J0k!&d8  
n\ Lsm  
T] H 'l  
template < typename Cond, typename Actor > 8)iI=,T*  
class do_while hy#nK:B  
  { MA9E??p3\  
Cond cd; +(Hp ".gU  
Actor act; B7qi|Fw  
public : 1Bs  t|  
template < typename T > =@O&$&  
  struct result_1 %Qj$@.*:  
  { 8[@Y`j8  
  typedef int result_type; ~a  V5  
} ; zE8_3UC  
0u"j^v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tol-PJS}  
q@S \R 7R  
template < typename T > ^3vI NF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ,e 7 ~G  
  { }t(5n$go6  
  do KRm)|bgE  
    { 9qi|)!!L  
  act(t); 07qjWo/t  
  } o:UNSr  
  while (cd(t)); )RFY2 }  
  return   0 ; '_DB0_Dp  
} GZ5DI+3  
} ; 4VF]t X?o  
(JOR: 1aT  
Z! /_H($  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yt_tAm  
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。 6&i])iH  
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。 ?gAwMP(>  
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。 =v|$dDz  
下面就是产生这个functor的类: +5O^{Ce6  
sw1gpkX  
&)q>Z!C-l  
template < typename Actor > ^Hf?["m^@  
class do_while_actor <aF B&Fm  
  { , DuyPBAms  
Actor act; W4qT]m  
public : EN ^L.q9#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `\z )EoI  
~|~2B$JeV  
template < typename Cond > lGT[6S\as  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zl# ';~9W  
} ; VtN@B*  
eGKvzu  
H_8PK$c;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WuWOC6^  
最后,是那个do_ xG4 C 6s  
2GigeN|1N  
x^`P[>  
class do_while_invoker C.u) 2[(  
  { USgO`l\}4  
public : p+nB@fN/  
template < typename Actor > ae0Mf0<#)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R-iWbLD  
  { }# Ji"e  
  return do_while_actor < Actor > (act); $WW7,  
} bB/fU7<{)u  
} do_; |P9MhfN  
`]6W*^'PD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c.-dwz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6~!7?FK  
最后来说说怎么处理break和continue KCa @0  
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。 um". Z4S  
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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