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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b6oPnP_3P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8a e]tX5$  
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, {P-KU RQ  
blxH`O!  
_.wLQL~y  
[YJP  
  class filler 7c<2oTN'  
  { TvMY\e  
public : J%D'Xlb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d) G7U$z~  
} ; 4$ejJaE  
"hpK8vQ  
m5f/vb4l  
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-.jv  
Fi(_A  
rN} {v}n  
RR^I*kRH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0B1*N_.L@  
>iWl-hI-  
Wc03Sv&FZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jlzqa7  
<;SMczR  
> NK?!!A_  
g"xLS}Al  
二. 战前分析 $ShL^g@  
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。 -\AB!#fh  
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 $7M64K{  
(a]'}c$X9`  
[*8w v^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); luLm:NWUM  
  /* --------------------------------------------- */ \w O)w@"  
vector < int *> vp( 10 ); 8R8J./i.K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5GT,:0  
/* --------------------------------------------- */ ZK3?"|vhC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~"brfjd|  
/* --------------------------------------------- */ h Sr#/dw&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p;BdzV>  
  /* --------------------------------------------- */ 4$d|}ajH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d/Fjs0pt  
/* --------------------------------------------- */ `;5UlkVZ5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :3{@LOil^  
Og"50-  
ObMsncn  
1wqCoDgkp  
看了之后,我们可以思考一些问题: fy9{W@E3p  
1._1, _2是什么? *sB=Ys?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 qV8;;&8r  
2._1 = 1是在做什么? eJ$?T7aUf  
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。 z15(8Y@2]  
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。 $9Y2\'w<h6  
ANn {*h  
7^as~5'&-  
三. 动工 W"VN2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 44RZk|U1J{  
mmr>"`5.  
,LWM}L  
QRw3 06  
template < typename T > E9%xSMS8@  
class assignment {Am\%v\  
  { "op1xto  
T value; htlsU*x  
public : ,N <;!6e  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~$!eB/6ty  
template < typename T2 > !);}zW!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &g.w~KWa  
} ; t<}'/ )  
^=E4~22q  
u#la+/   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9%kY8#%SV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -!(3fO:  
\9@*Jgpd6*  
KW^s~j  
VlXIM,  
  class holder m{(D*Vuqd  
  { ldanM>5  
public : >sPu*8D40a  
template < typename T > tN";o\!}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hH )jX`Ta  
  { Q gDjc '  
  return assignment < T > (t); PFUb\AY  
} ~ E>D0o  
} ; k;;?3)!  
zUIh8cAoE  
Z UAWSJ,s  
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: n*@^c$&P  
zu^?9k  
  static holder _1; QVn!60[lj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }9<aX Y,  
eV1O#FLbi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  .;iXe  
而不用手动写一个函数对象。 4xe:+sA.N  
</:f-J%U/  
>OZ+k(saL  
9SC#N 5V  
四. 问题分析 ^X[Kr=:Jp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3=T<c?[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 N$p}rh#7{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i*W8_C:S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w v9s{I{P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e%(zjCA  
( F0.lDZ  
五. 问题1:一致性 sjWhtd[fgG  
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?| r7JILk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7ABHgw~?8r  
V\ !FD5%  
struct holder p^5B_r:  
  { xm/v :hl=  
  // *z` {$hc  
  template < typename T > .Z'CqBr[:  
T &   operator ()( const T & r) const 6"-LGK:  
  { hSp[BsF`,  
  return (T & )r; [3t N-aj[  
} Drk9F"J  
} ; mr E^D|  
|KplbU0iC  
这样的话assignment也必须相应改动: TjgX' j  
cS4e}\q,  
template < typename Left, typename Right > ogip#$A}3  
class assignment o=q N+-N  
  { {~b]6}O  
Left l; IC92lPM }  
Right r; _Dwn@{[(8  
public : scJ`oc: <J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E I)Pfx"0  
template < typename T2 > 3`SLMPI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *~prI1e(  
} ; gigDrf}  
>(`|oD`,Y  
同时,holder的operator=也需要改动: HP*x?|4  
jR }h3!  
template < typename T > I;uZ/cZ|/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e>uV8!u  
  { &tLg}7?iB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >pG]#Z g  
} u;h9Ra1  
= Ky1v$<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P.&,nFIg3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !COaPrg  
s/`4]B;2U  
return l(rhs) = r; k-b_ <Tbo|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 q<,?:g$k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fr/8q:m &  
IDdhBdQ  
template < typename Tp > EOVHTDkKf  
class constant_t .6(Bf$E  
  { %DgU  
  const Tp t; XH1so1h  
public : 04WKAP'c N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <4rF3 aB-  
template < typename T > k,X` }AJ6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3M+hjc.  
  { |~8iNcIS  
  return t; ~Jp\'P7*  
} 8 E.u3eS  
} ; 7I(Sa?D:  
]1abz:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 31Zl"-<#-  
下面就可以修改holder的operator=了 +%UXI$v  
VP0wa>50!  
template < typename T > ? Yy[8_(tN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7EQ |p  
  { &q``CCOF&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pt";f  
} n#,AZ&  
Zhz.8W  
同时也要修改assignment的operator() 7!<cU  
Z-Bw?_e_K  
template < typename T2 > [AE]0cO@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L7q%u.nB1  
现在代码看起来就很一致了。  6>Lr  
c}g^wLa  
六. 问题2:链式操作 q,0o:nI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d[-w&[iy  
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。 e|"`W`"-  
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。 4K[U*-\"  
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。 ,Z&"@g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j= ]WAjT  
DH)@8)C  
template < typename T > niqiDT/  
struct result_1 D-E30b]e  
  { _2}i8q:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &wK%p/?  
} ; C Ij3D"  
1 /7H` O?  
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: )Qp?N<&'  
@e$z Ej5  
template < typename T > !;zacw  
struct   ref 224I%x.,  
  { {xr4CDP  
typedef T & reference; LPO3B W  
} ; `)1_^# k  
template < typename T > ZfL\3Mn  
struct   ref < T &> <CzH'!FJN  
  { RfEmkb<9Z  
typedef T & reference; J@p[v3W  
} ; /NMd GKr  
BT`D|<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }`h)+Im=  
$@}6P,mg  
template < typename T > |a3)U%rUEQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )z2Tm4>iql  
  { \96?OC dr  
  return l(t) = r(t); D0lgKQ  
} `:-{8Vo7  
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*D-RYW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z"=#<C  
C;G~_if4PR  
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 WnvuB.(@3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: efl6U/'Ij  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pWO,yxr:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T% Kj >-  
最后的布局是: @m1vB!  
                Add x AkM_<  
              /   \ R`!x<J  
            Divide   5 QVb @/  
            /   \ ~ NK w}6  
          _1     3 2\CFt;fk  
似乎一切都解决了?不。 Z[ZqQ` 7N  
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。 8e[kE>tS._  
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。 $*9h\W-)`Q  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Do=*bZ;A  
u"?cmg<.1  
template < typename Right > xzz[!yJjG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const azS"*#r6}  
Right & rt) const 0p*(<8D}  
  { dfO@Yo-?*'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A_CEpG]  
} 2oGl"3/p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M _Z*F!al<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 7'J}|m{7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?U cW@B{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a%Q.8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]lXTIej`dy  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Q<;f-9q @  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: f+Put  
UF|v=|*{#  
template < class Action > Jc-0.^]E}  
class picker : public Action r2M._}bF  
  { h<$Vry}  
public : #J\ 2/~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ++5W_Ooep  
  // all the operator overloaded )o SFHf  
} ; Me`jh8(K\6  
&t5pJ`$(Cy  
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。 z"Gk K T  
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: )DI/y1  
<6Y o%xt  
template < typename Right > ppM d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fY}e.lD  
  { PHyS^J`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !D7/Ja  
} *h-_   
L/"u,~[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \T/~" w  
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。 9V0iV5?(P  
>C*q  
template < typename T >   struct picker_maker 1WfN_JKB5  
  { Y6?d y\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /=FQ {tLr  
} ; y4/>3tz;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _`+ !,kG[  
  { n,wLk./`  
typedef picker < T > result; K9m L1[B  
} ; V2^(qpM!  
{I@@i8)]  
下面总的结构就有了: yCf*ts1  
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。 53=VIN]  
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。 \(cu<{=rU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eg3zp gZ  
至此链式操作完美实现。 ME>OTs  
|FS79Bv  
OU]!2[7c  
七. 问题3 v< xe(dC  
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。 j;=+5PY  
MV-fDqA(  
template < typename T1, typename T2 > 5$`i)}:s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #6 e  
  { `|8)A)ZVT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u#/Y<1gn  
} IMmoq={ (z  
N>z_uPy{A  
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: zRx-xWo  
[@eNb^ R  
template < typename T1, typename T2 > zb OEF  
struct result_2 qq]ZkT}   
  { JY(_}AAu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $*Njvr7  
} ; DDwH9*  
4l@*x^F  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G[)Ll=  
这个差事就留给了holder自己。 Ep|W>  
    aW$sd)  
/VgA}[%y  
template < int Order > Sy6Y3 ~7  
class holder; l`:M/z6"  
template <> "]f0wLzh  
class holder < 1 > l5b? 'L  
  { iN %kF'&9  
public : ~gNa<tg"1  
template < typename T > )V*Z|,#no  
  struct result_1 ULIbVy7Y  
  { frWw-<HoI  
  typedef T & result; 4N[8LC;MH  
} ; r{pTM cDS  
template < typename T1, typename T2 > C&^"]-t  
  struct result_2 puV(eG  
  { oP$NTy[  
  typedef T1 & result; uLD%M av  
} ; U]riBlg>  
template < typename T > _8vq]|rC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Du k v[/60  
  { $z"3_4a  
  return (T & )r; vrXUS9i.  
} %G1kkcdH<  
template < typename T1, typename T2 > 02g}}{be8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )[|`-M~u  
  { Smzy EMT  
  return (T1 & )r1; Vahfz8~w/  
} ypM0}pdvTp  
} ; f wWI2"}  
`PXSQf  
template <> f }PT3  
class holder < 2 > ftw\oGrS  
  { hF"yxucj$  
public : D4g$x'  
template < typename T > 3K c  
  struct result_1 ^31X-}t v  
  { Q&}`( ]k  
  typedef T & result; v@_b"w_TY  
} ; p&/}0eL y  
template < typename T1, typename T2 > Zg "g/I.+d  
  struct result_2 R=yn4>I  
  { `rzgC \  
  typedef T2 & result; :@a8>i1&  
} ; hg_@Ui@[z  
template < typename T > 9!6sf GZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;i\m:8!;  
  { $TyV< G  
  return (T & )r; S 'S|k7Lp  
} Lt $LXE  
template < typename T1, typename T2 > P!q! +g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |j($2.  
  { }SIUsh'  
  return (T2 & )r2; ~1jSz-s  
} JE9SPFQx9M  
} ; {hr>m,O%  
>0z(+}]3z  
RoCX*3d  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p0U4#dD6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^vPM\qP#g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9(g?{6v|  
RwJ#G7S#  
return l(i, j) = r(i, j); dr#g[}l'H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z+! ._uA  
0\*[7!`s  
  return ( int & )i; sDA&U9;  
  return ( int & )j; .\K0+b;  
最后执行i = j; #/a>dK  
可见,参数被正确的选择了。 4jMC E&<  
T{-<G13  
xp<\7m_N  
CBz$N)f  
*Y8nea^$  
八. 中期总结 T|RW-i3  
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: w7aC=B/{?i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <2@V$$Qg.~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 < 3i2(k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Khp`KPxz%  
.21[3.bp/q  
}{/3yXk[G  
jI:5[. Y  
C\#E1\d  
s|L}wtc  
九. 简化 _P9T h#UAg  
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。  ,U':=8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "l0z?u  
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: j_ i/h "  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 faH113nc  
  +-*/&|^等 fR[kjwX)<1  
2. 返回引用。  n aE;f)  
  =,各种复合赋值等 /sVy"48-  
3. 返回固定类型。 }j9V0`Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OtK=UtVI  
4. 原样返回。 vZ3/t8$*  
  operator, w$%d"Jm#X  
5. 返回解引用的类型。 P?D;BAP2  
  operator*(单目) Hq=5/N  
6. 返回地址。 X.TsOoy  
  operator&(单目) N0TEVDsk  
7. 下表访问返回类型。 (0Buo#I  
  operator[] GR6BpV7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t<~$?tuZ  
  operator<<和operator>> >HMuh)  
,FWC|uM"  
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。 AY3nQH   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R)4L]ZF  
B^Z %38o  
template < typename Left > V}de|=  
struct value_return 5>{  
  { cZ>h[XX[  
template < typename T > o9&&u1`M/  
  struct result_1 hes$LH  
  { <*I%U]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?}<4LK]  
} ; ipy1tXc  
Qry?h*p+`  
template < typename T1, typename T2 > Wl!|+-  
  struct result_2 ;#c=0*.  
  { OX|nYTp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !\D[lh}rL  
} ; ;oL`fQyr  
} ;  0Bbno9Yp  
6%N.'wf  
Lckb*/jV&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |j3fS[.$  
k4WUfL d  
下面我们来剥离functor中的operator() L{XNOf3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rO#WG}E<"  
="X2AuK%1$  
return l(t) op r(t) ~%)ug3%e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MBlh lMyI  
return op l(t) ME'hN->c  
return op l(t1, t2) w=]id'`?q  
return l(t) op yffg_^fR  
return l(t1, t2) op @0js=3!2  
return l(t)[r(t)] 19V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .v<Q-P\8/  
LRe2wT>I  
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: +v$,/~$tI  
单目: return f(l(t), r(t)); DK-V3}`q}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e}V3dC^pU  
双目: return f(l(t)); @JFfyQ {-  
return f(l(t1, t2)); -44{b<:D  
下面就是f的实现,以operator/为例 !cblmF;0  
7Q_AZR 4  
struct meta_divide rK^Sn7U  
  { ,LD[R1TU8  
template < typename T1, typename T2 > 3 *0/<1f1!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1D@'uApi.  
  { fcDiYJC*  
  return t1 / t2; j A/xe  
} TCb 7-s  
} ; _wvSLu<q  
w0`aW6t#  
这个工作可以让宏来做: _T[7N|'O  
a g=,oYn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G.ag$KF  
template < typename T1, typename T2 > \ V(/ @$&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8Jnl!4  
以后可以直接用 /3( a'o[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cu)ssT  
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 os<YfMM<:/  
(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。。。) /E(319u_  
d46PAA{'  
,\t:R1.  
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 0Fd<@w Q0  
*RPdU.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  -)='htiU  
class unary_op : public Rettype 2>bTcud>  
  { oRJ!J-Z]  
    Left l; |s<IZ2z]}R  
public : soSdlV{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /iz{NulOz*  
/Mac:;W`  
template < typename T > 4<P=wK=a8X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B;k3YOg  
      { <o JM||ZA  
      return FuncType::execute(l(t)); R8Kj3wp  
    } e|6kgj3/  
G6l:El&  
    template < typename T1, typename T2 > *<.{sx^Gk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C2$_Ad=s  
      { y,D@[*~Xb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +0{$J\s  
    } Rv-`6eyAA  
} ; 4FWL\;6  
g>L4N.ZH_v  
WAd5,RZ?  
同样还可以申明一个binary_op Ib8*rL0p<L  
{=Z xF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >v sy P  
class binary_op : public Rettype B~\mr{|u  
  { ](^$5Am  
    Left l; H%`$@U>  
Right r; Nft~UggK  
public : G=1&:nW'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >M2~BDZ  
7yUtG^'b  
template < typename T > U,;a+z4\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wW. V>$q  
      { 1=*QMEv1G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]2Vu+AP  
    } Z$a5vu*pg  
Z%rMX}  
    template < typename T1, typename T2 > ;7;=)/-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +-s$Htx  
      { eUY/H1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); { :^;byd  
    } ~2HlAU))<&  
} ;  BVJ6U[h`  
( o(,;  
}jfOs(Q]  
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 xOKLc!J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]U4)2s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x6h';W_ 8  
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。 "7G>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q sXy(w#F  
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。。。 4@qHS0$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *VP-fyJp  
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) t\GoUeH]  
下面是修改过的unary_op &1!T@^56  
BXzn-S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bv=  
class unary_op yF [|dB  
  { u0o}rA  
Left l; 6 h?v/\  
  80'!XKSP  
public : E]aQK.  
?Q?=I,2bP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XCN^>ToD  
kWSei3  
template < typename T > \me'B {aa  
  struct result_1 b +4x2{  
  { Ifx EM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;2&ym)`  
} ; Vf V|fuW  
z1AYXW6F  
template < typename T1, typename T2 > @5=2+ M  
  struct result_2 Ic<J]+Xq  
  { KUE}^/%z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ='[J.  
} ; *WQl#JAr  
R(1N]>  
template < typename T1, typename T2 > >V,i7v*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dt ~3Qd0  
  { H\PY\O&cP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;_nV*G.y#^  
} E S>iM)M  
([#4H3uO-  
template < typename T > 4nz$J a)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e,X {.NS  
  { |eu:qn8  
  return OpClass::execute(lt(t)); bT8 ?(Iu  
} -#y^$$i0  
PF+SHT'4}#  
} ; h!!7LPxt  
CKuf'h#  
`,7;2ZG~O  
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 dBeZx1Dy  
好啦,现在才真正完美了。 xU LcS :Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: g.:b\JE`  
kw$*o k  
template < typename Right > 9^zA(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SO#R5Mu2N  
  { R)Y*<Na  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :9.QhY)D  
} uJ:SN;  
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。 M>xjs?{%k  
< cUaIb;(4  
G?e\w+}Pj@  
qy^sdqHl@  
LvcGh  
十. bind >>I~v)a>w  
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。 \)/dFo\l  
先来分析一下一段例子 BK[ YX)  
9C"d7--  
';J><z{>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CW . O"_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rv2 6vnJy"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n B. u5  
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。 B4/\RC2  
我们来写个简单的。 Z]\IQDC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^;DbIo\6H  
对于函数对象类的版本: =JM !`[  
(\A~SKEX  
template < typename Func > iqAME%m  
struct functor_trait AZ'"Ua  
  { UPr8Q^wm  
typedef typename Func::result_type result_type; g>&b&X&Y_  
} ; QP={b+8  
对于无参数函数的版本: yrCY-'%  
wS%j!|xhlV  
template < typename Ret > M?3#XQDvD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7eP3pg#  
  { 7zWr5U.  
typedef Ret result_type; 8(kP=   
} ; ,nnVHBN  
对于单参数函数的版本: E==vk~cz  
IuOY.c2.u  
template < typename Ret, typename V1 > q s 0'}>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w`a(285s)i  
  { ZL^ svGy  
typedef Ret result_type; "<^]d~a_  
} ; vN8Xq+  
对于双参数函数的版本: >6\rhx>  
7w8I6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F =Zc_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d :%!)s  
  { 3B6"T;_  
typedef Ret result_type; laX67Vjv  
} ; )m4O7'2G  
等等。。。 o?]g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \4FKZ>1+R  
W4V !7_  
template < typename Func > n+94./Mh  
struct func_return YLAGTH0.]  
  { WY`hNT6M  
template < typename T > c_+y~X)i  
  struct result_1 dxwH C\"5  
  { jxdxIkAHZc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u''~nSR3&  
} ; S mjg[  
[;*Vm0>t  
template < typename T1, typename T2 > 4&a,7uVer  
  struct result_2 gsD0N^  
  {  aa10vV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^N2N>^'&1.  
} ; .V'=z|   
} ; "<LVA2v;  
|8<P%:*N  
0//B+.#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tc4"huG  
TLC&@o :  
template < typename Func, typename aPicker > qt&zo5  
class binder_1 c=Y8R/G<  
  { " +n\0j;  
Func fn; @!MhVNS_<  
aPicker pk; /'uFX,  
public : SPEDN}/^  
[ta3sEPjs  
template < typename T > @ApX43U(  
  struct result_1 ),#hBB`ZA  
  { -0R;C`(!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r@9qjva  
} ; I nCo[ 8SI  
LjOHlT'  
template < typename T1, typename T2 > di,?`  
  struct result_2 Xj+oV  
  { WUesTA>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RLtIn!2OU  
} ; @cT= t0*  
zbM*/:Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BMlu>,  
cy+EJq I  
template < typename T > fj,]dQ T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QTKN6P  
  { \'AS@L"Wj^  
  return fn(pk(t)); Z/hk)GI  
} R]8^ @i1  
template < typename T1, typename T2 > $k= 5nJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SF#Rc>v  
  { K,o@~fj  
  return fn(pk(t1, t2)); 'CkN  
} 28rC>*+z  
} ; |DZ3=eWZ  
w6w'Jx  
cHO8%xu`  
一目了然不是么? |'bRVqJ  
最后实现bind 5[{#/!LX)  
MaX:o GF,  
zC[lPABQ  
template < typename Func, typename aPicker > -jJw wOm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <GthJr>1D  
  { u^{6U(%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (b}}'  
} =Lyo]8>,X  
Nr(3!-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _/iw=-T  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ])YGeY(V0+  
*gxo! F}  
十一. phoenix >tFv&1iR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NcVsQV  
Y3J;Kk#AH  
for_each(v.begin(), v.end(), "Nx3_mQ  
( A7SE>e>  
do_ EE<^q?[3^  
[ ^Nu0+S  
  cout << _1 <<   " , " \h&ui]V  
] :1O1I2L0  
.while_( -- _1), /V% ]lmxQ  
cout << var( " \n " ) {g7[3WRy  
) D]UqM<0Rz  
); dU4G!  
D" 4*&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %^C.e*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 49("$!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xWa96U[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qn*a#]p  
 p@se 5~  
ra'h\m  
template < typename Cond, typename Actor > m<cvx3e  
class do_while I )LO@  
  { +[sZE X  
Cond cd; @/ m|T]'8  
Actor act; ctzaqsr  
public : +.RC{o,  
template < typename T > jD eNCJ  
  struct result_1 %%w/;o!c  
  { jW G=k#WN  
  typedef int result_type; / W,K% s]  
} ; i(k]}Di:  
8sV_@<l<X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aeBA`ry"B  
K[XFJ9  
template < typename T > )E2^G)J$W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i{$h]D_fD  
  { ,z1fiq  
  do DG&[.dR+  
    { JvZNr?_w%  
  act(t); Jrkj foN  
  } $m:4'r  
  while (cd(t)); D<m+M@u  
  return   0 ; D=Pv:)*]  
} a V4p0s6ZZ  
} ; u*<G20~A  
K^_Mt!%  
1YklPMx6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /<Doe SDJ|  
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。 TyCMZsvM,  
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。 s] X]jfA.  
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。 0uf'6<fR  
下面就是产生这个functor的类: ( _{\tgSm  
mu(EmAoenQ  
2eOde(K+  
template < typename Actor > Pc*+QtQ  
class do_while_actor j3W)5ZX  
  { "F*'UfOwrZ  
Actor act; 'kD~tpZ  
public : #jja#PF]7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O-M4NKl]6  
\(C_t1  
template < typename Cond > ]/p)XHKo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p$5+^x'(  
} ; c 4<~? L  
K`9ph"(Z  
oM@X)6P_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _l`s}yC  
最后,是那个do_ W|PKcZ ]Uc  
WaV P+Ap  
0wzq{~\{=_  
class do_while_invoker S'I{'jP5  
  { +N9(o+UrU  
public : ,AC+s"VS  
template < typename Actor > 9*@Kl`\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @CSTp6{y  
  { #NAlje(7  
  return do_while_actor < Actor > (act); 95,{40;X7  
} *Q<%(JJ  
} do_; |$r|DX1[  
;btH[a iV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z k[%YG&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v;9VX   
最后来说说怎么处理break和continue V8z91  
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。 ]Y3|*t(\  
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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