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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }HC6m{vH(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6~_ TXy/  
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, FG[YH5  
bQFMg41*w7  
Y4.t:Uzr  
zPKx: I3  
  class filler }g\1JSJ%H  
  { drc]"6 k  
public : 7-u['nFJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q!+&|F  
} ; G^Q8B^Lg  
C+=8?u<  
+^\TG>le  
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: 1ehl=WN  
i^zncDMA  
]&mN~$+C  
uO,9h0y0W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E,nxv+AQ  
50l! f7  
,-GkP>8f(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ja@zeD)f"  
wQV[ZfU^h  
6bXR?0$*M.  
ToVi;  
二. 战前分析 WzwH;!  
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。 2a 3RRP  
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 WFTXSHcG  
5!pof\/a  
NEb M>1>^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bl"BmUn  
  /* --------------------------------------------- */ =K ctAR;  
vector < int *> vp( 10 ); ra4$/@3n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7\?0d!  
/* --------------------------------------------- */ iE;D_m.>`O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !8 V  
/* --------------------------------------------- */ v.Y?<=E+<d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  ~;#OQ[  
  /* --------------------------------------------- */ RMfKM! vE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )=vQrMyB  
/* --------------------------------------------- */ ".Q``d&X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bI_T\Eft  
O ^+H:Y|  
yD-L:)@"  
7ZsBYP8%  
看了之后,我们可以思考一些问题: RrG5`2  
1._1, _2是什么? 7i$)iNW  
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。 sOY+ X  
2._1 = 1是在做什么? $yA>j (k4  
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。 x&kM /z?/  
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。 +"i|)yUYy}  
&Is}<Ew  
&*4C{N  
三. 动工 nbECEQ:|B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bz1+AJG  
Hido[  
1YrIcovi-  
v, VCbmc  
template < typename T > $xK2M  
class assignment 'fGB#uBt  
  { ip`oL_c  
T value; jrl'?`O  
public : EL?6x  
assignment( const T & v) : value(v) {} h'tb  
template < typename T2 > &O:IRR7p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yi5^# G  
} ; ,L.*95 ,  
@> ]O6P2  
lI<Q=gd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nbMxQOD k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3;hztCZj  
hN5?u:  
Us.")GiHE  
~mR@L`"l  
  class holder pr) `7VuKp  
  { !G8=S'~~  
public : ?m(]@6qa  
template < typename T > s6k@WT?"^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fK %${   
  { )#H&lH  
  return assignment < T > (t); L^{1dVGWNa  
} e@ mjh,  
} ; *:+&Sx L  
~fV\ X*  
^]cl:m=*  
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: @X?7a]+;8  
U $2"ZyFii  
  static holder _1; \{8?HjJEM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]+ KN9  
L*QX21@wC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EDA%qNd]j  
而不用手动写一个函数对象。 S#{jyU9 ]  
<0w"$.K#3  
cR *5iqA  
2:6W_[7l!  
四. 问题分析 :< d.  
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。 I0qS x{K  
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。 0'QX*xfa>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d5z=fH9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XsXO S8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <?>1eU%  
nc2=S^Fqu  
五. 问题1:一致性 RXD*;B$v  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| X>la!}sV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UD!-.I]  
:Rftn6!  
struct holder e2><Y<  
  { !2o1c  
  // [qL{w&R  
  template < typename T > ~O c:b>~  
T &   operator ()( const T & r) const )/y7Fh  
  { 3 i;sB  
  return (T & )r; .DX-biX,  
} x@)G@'vV|  
} ; JH|]B|3  
s;ivoGe}  
这样的话assignment也必须相应改动: &}y?Lt  
\2c 3Nsra  
template < typename Left, typename Right > a$AR  
class assignment ++=f7y u  
  { %4QpDt  
Left l; ;}dvc7  
Right r; F<+!28&h  
public : [X%Wg:K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z^[ ]s1iP}  
template < typename T2 > Im g$D*BM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4F`&W*x  
} ; z|$M,?r'  
BI|TM2oa  
同时,holder的operator=也需要改动: P{ K;vEp  
 CK"OHjR  
template < typename T > tgVMgu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .}c&" L;W  
  { ]i:_^z)R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [2P6XoI#  
} N*`qsv 0  
H,3WdSL`K  
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。 0#S#v2r5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _m.w5nJ  
x>bGxDtu*  
return l(rhs) = r; q21l{R{Y  
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。 QMhvyzkS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PNs*+/-S  
Xmm) z  
template < typename Tp > 4~K%,K+Du  
class constant_t LG+2?+tE"  
  { 0 L$[w  
  const Tp t; KSAE!+  
public : ;I/ A8<C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I'E7mb<2  
template < typename T > {ew; /;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4o<rj4G>  
  { N`HiNb [  
  return t; [0n[\& 0  
} jcbq#  
} ; x:6c@2  
5~[m]   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YvG=P<_xw  
下面就可以修改holder的operator=了 TYKs2+S6  
9Wv}g"KY0  
template < typename T > q|g>;_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8CUlE-R5  
  { bP Q=88*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6E#znRi6IE  
} dSI<s^n  
7|PB6h3  
同时也要修改assignment的operator() Ii&\LJ  
RG.wu6Av  
template < typename T2 > ]Zz.n5c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ueyQ&+6r  
现在代码看起来就很一致了。 ntntB{t  
, .E>  
六. 问题2:链式操作 !<3!ORFO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0Lf4 ^9N  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RKPX*(i~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U38~m}c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  :Y Ki  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w,az{\  
a*&(cn  
template < typename T > q5G`q&O5  
struct result_1 v1rTl5H  
  { v`@NwH<r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /Nkxb&  
} ; *M ^ <oG  
5P{[8PZxbV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: cLf<YF  
`W:z#uNG]  
template < typename T > bq2f?uD-}  
struct   ref FeZ*c~q  
  { :8`~dj.  
typedef T & reference; 3rY\y+m  
} ; y_' 6bpb  
template < typename T > U=WS]  
struct   ref < T &> x5|^p=  
  { 3 "iBcsLn  
typedef T & reference; "AP$)xM-:  
} ; .I?~R:(Ig  
CTS1."kx1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^=k=;   
RGL2S]UFs  
template < typename T > PthgxB^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4.p:$/GTS  
  { +e, c'.  
  return l(t) = r(t); l,*5*1lM  
} Wu"1M^a  
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。 g4u 6#.m(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >=4('  
J5(^VKj  
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 R@-x!*z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /xSFW7d1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @QMy!y_K~m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '55G:r39  
最后的布局是: I~;w Q  
                Add wn;)La  
              /   \ 2M*i'K;;)P  
            Divide   5 58d[>0Xa[g  
            /   \ ve+bR   
          _1     3 zW\s{  
似乎一切都解决了?不。 fTso[r:F.  
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。 mPhu#oK'f  
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。 K9-9 c"cz  
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: S@'%dN6e  
:..WL;gC  
template < typename Right > 5DDSo0E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VEpcCK  
Right & rt) const tY>Zy1hlI  
  { T(qTipq0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '#XT[\  
} QWnGolN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vz~Oi  
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。 @mJ~?d95v  
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。 19U&4Jk  
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。 Ta[\BWR2  
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。 )3)7zulnXH  
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? L+*:VP6WD  
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: R+U$;r8l  
hbg$u$1`,  
template < class Action > M!kSt1  
class picker : public Action @H<*|3J  
  { ' '(rC38  
public : sQJGwZ 7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m8;w7S7,j~  
  // all the operator overloaded r^a:s]  
} ; T-#4hY`  
`/Rqt+C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O ,9^R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J&s$Wqf  
^vPsp?  
template < typename Right > Rpv[rvK'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0-[naGz  
  { Lg~C:BN F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0QT:@v2R  
} Fuzb4Df  
\+#EO%sN1%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /`l;u 7RD  
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。 }W'4(V;:  
,<* I5:  
template < typename T >   struct picker_maker ^86M 94k  
  { f9 \$,7F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YrJUs]A  
} ; */l;e<E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aG83@ABx  
  { pr,,E[  
typedef picker < T > result; )A xD|A  
} ; ^Fh*9[Zf$  
FuBt`H  
下面总的结构就有了: k#zDY*kj  
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。 9(J,&)J  
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。 A[8m3L#k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [gpO?'~  
至此链式操作完美实现。 SAdE9L =d  
^?Mp(o  
@lF?+/=$  
七. 问题3 jLVG=rOn  
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。 0F@~[W|2  
a_V\[V{R=  
template < typename T1, typename T2 > _FYA? d}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s*[ I"iE  
  { .whi0~i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uE41"?GS  
} ]c~yMA+]FZ  
Uffwzd!  
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: *d3-[HwZCL  
NJQ)Ttt  
template < typename T1, typename T2 > D>[Sib/@  
struct result_2 "qNFDr(WM  
  { K<wFr-z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |~e"i<G#  
} ; 4hy -M>!D|  
;_vhKU)%J#  
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? %+=;4tHJ  
这个差事就留给了holder自己。 -R]0cefC<f  
    CYLab5A  
N.vWZ7l8  
template < int Order > zXx/\B$&d*  
class holder; Lo%vG{yTr  
template <> -dixiJ=  
class holder < 1 > U8 Zb&6  
  { g ns}%\,  
public : \^*:1=|7u]  
template < typename T > $j.;$~F  
  struct result_1 1oej<67PdJ  
  { I09 W=  
  typedef T & result; O{_t*sO9q*  
} ; [M[<'+^*  
template < typename T1, typename T2 > 8Y.q P"s  
  struct result_2 v*?8:>:}  
  { !i)!|9e  
  typedef T1 & result; v?OVhV  
} ; m2\\!C]f  
template < typename T > 'RV96lX<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =S`h/fru  
  { 3e&+[j  
  return (T & )r; <rj'xv  
} 7DJEx~"!2-  
template < typename T1, typename T2 > <Z:FY|'s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B=TUZ)  
  { oI{.{]  
  return (T1 & )r1; hK3-j;eg  
} |y U!d %  
} ; B18BwY  
Kf:!tRE  
template <> ZKXE7p i  
class holder < 2 > P!W%KobZ7|  
  { 7P+1W \  
public : i90X0b-A  
template < typename T > 'z;(Y*jb  
  struct result_1 Xx{| [2`  
  { iz#R)EB/g  
  typedef T & result; N!(mM;1X)  
} ; o>r P\  
template < typename T1, typename T2 > &T,|?0>~=J  
  struct result_2 ] #@:VR  
  { *'-4%7C`1  
  typedef T2 & result; <=">2WP{  
} ; EwzR4,r\M  
template < typename T > KVa{;zBwl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,Q-,#C"  
  { l&ueD& *4&  
  return (T & )r; PaI\y! f  
} TRGpE9i  
template < typename T1, typename T2 > ChTq!W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CW+kKN  
  { Vc(4d-d5  
  return (T2 & )r2; R.rc h2  
} x"Ky_P~  
} ; 8M*+ |  
~a ([e\~  
ed,A'S= d  
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> >。 zWC| Qe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L;RE5YrH%6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lgaSIXDK  
EfEgY|V0  
return l(i, j) = r(i, j); e P@#I^_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [=>=5'-  
_ p\L,No  
  return ( int & )i; [[ ie  
  return ( int & )j; GQtNk<?$I  
最后执行i = j; }gkLO TJ/,  
可见,参数被正确的选择了。 N:<$]x>  
3J#LxYK  
hik.qK  
?XHQdN3e  
=~+ WJN  
八. 中期总结 =xo0T 6  
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: o pTXI*QA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^v; )6a2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y)1/f EM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )%K<pIk  
!zX() V  
L+8ar9es  
INN}xZ  
L]kBY2c  
|Mb{0mKb  
九. 简化 lcdhOjz!N  
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 `xneOs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^X96yj'?  
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`_e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z_q+Ac{p  
  +-*/&|^等 .^wpfS  
2. 返回引用。 f!x9%  
  =,各种复合赋值等 7l53&,s   
3. 返回固定类型。 L!cOg8Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +Uq|Yh'Q  
4. 原样返回。 qq5X3K2&  
  operator, #d@wjQ0DW  
5. 返回解引用的类型。 2<@2_wSJ  
  operator*(单目) f;{Q ~  
6. 返回地址。 g$K\rA  
  operator&(单目) 5s[nE\oaG  
7. 下表访问返回类型。 J#(AX6  
  operator[] v&d1ACctJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `MU~N_  
  operator<<和operator>> $,}jz.R@  
R(wUu#n$  
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。 OXEEpoU?V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I\Op/`_=E  
<o%T]  
template < typename Left > t8*Jdd^3Z/  
struct value_return UGO#o`.G}  
  { 8gS7$ EH'  
template < typename T > >of34C"DI  
  struct result_1 wo@ T@Ve~  
  { Pu3oQDldV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [~9UsHfH  
} ; O52 /fGt  
x"b'Pmw  
template < typename T1, typename T2 > DG;7+2U  
  struct result_2 P 2WAnm  
  { oai=1vt@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |oPRP1F-;e  
} ; N9w"Lb  
} ; w)EY j+L  
+u$l]~St\  
fu5L)P^T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q/ljH_-  
-ZaeX]^&Q\  
下面我们来剥离functor中的operator() @ZJL]TO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?4b0\ -  
KqFI2@v   
return l(t) op r(t) i=gZ8Q=H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) , #)d  
return op l(t) Lk(ESV;r  
return op l(t1, t2) 8c9HJ9vk  
return l(t) op IXy6Yn9l  
return l(t1, t2) op oqJ Ybim  
return l(t)[r(t)] EOB8|:*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b > D  
uVEJV |^/  
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: %B$ftsYXmu  
单目: return f(l(t), r(t)); RIMSXue*Ha  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I8bM-k):9R  
双目: return f(l(t)); X FS~  
return f(l(t1, t2)); ^QS`H@+Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 l)NkTZ<]  
+M-tYE 5n  
struct meta_divide `\UY5n72  
  { &e^;;<*w  
template < typename T1, typename T2 > zZ%[SW&vC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tj13!Cc}e`  
  { ,:t,$A  
  return t1 / t2; vJ&_-CX   
} k'o[iKlu  
} ; (ghI$oH  
Lwl1ta-  
这个工作可以让宏来做: -EiTP:A  
J p?XV<3Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^+>*Y=fl  
template < typename T1, typename T2 > \ ~F,~^r!Jtu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w ,j*I7V  
以后可以直接用 h3@tZL#g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~q ^o|?  
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 OFtaOjsyUa  
(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。。。) jqaX|)8|$  
m'"r<]pB*4  
MJGT|u8O&  
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 _LaG%* R6  
3x;UAi+&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cUR :a @  
class unary_op : public Rettype ~(R=3  
  { 5 bI :xL}  
    Left l; K%J?'-  
public : -.h)CM@L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  vD#U+  
leC!Yj  
template < typename T > [.}qi[=n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1$0Kvvg[  
      { vfkF@^D  
      return FuncType::execute(l(t)); 2d .$V,U<  
    } *Ypn@YpSp  
" aG6u^%  
    template < typename T1, typename T2 > F'K >@y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cr!8Tp;2A  
      { P*&[9 )d6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'FXM7D   
    } jYVs\h6  
} ; 5SY%B#;5G  
bWo  
M_E,pg=rWI  
同样还可以申明一个binary_op 3'z$@ ;Ev+  
7ui<2(W@0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &Sd5]r@+  
class binary_op : public Rettype YZf{."Opj[  
  { Jw]!x1rF~  
    Left l; W:i Q& [f  
Right r; RhowhQ)G  
public : c]M+|R5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cp Ot?XYR~  
hL3up]pZ  
template < typename T > __ g?xw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 m'.wh|  
      { 6\7c:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MZt#T+b  
    } UVw^t+n  
3;v)f":[  
    template < typename T1, typename T2 > )E.AY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LQ~|VRRX<  
      { 0 PYYG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dEk#"cvg  
    } HgY@M  
} ; "&={E{pQ  
4;YP\{u  
8!2)=8|f  
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 sOLh'x f.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2_w pj;E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *HD(\;i-$  
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。 M`&t=0D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZN}`A7  
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。。。 Z,)H f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +v B}E  
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) 2'fd4 rE5  
下面是修改过的unary_op O!"K'Bm  
ql@2<V{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d#T5=5 #  
class unary_op J,W $\V]p  
  { $ +WXM$N  
Left l; X;!*D  
  s&E,$|80  
public : }uIQ@f`  
?2"g*Bak  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8xlj,}QO\  
5ngs1ZF@  
template < typename T > .eN"s'  
  struct result_1 #m U\8M,  
  { b:S$oE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |5vJ:'`I  
} ; hrKeOwKHU  
8]#FvgX  
template < typename T1, typename T2 > ('7?"npd  
  struct result_2 "bej#'M#  
  { +<\LY(o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8[@,i|kgg0  
} ; 11l=zv  
->I.D?p  
template < typename T1, typename T2 > FsqH:I4O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5X^\AW  
  { NV./p`k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t`6]eRR  
} |.9PwD8~VD  
Q9cSrU[$  
template < typename T > zYaFbNi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !PIg ,  
  { m@ <,bZkl  
  return OpClass::execute(lt(t)); sO ) H#G  
} ,It0brF  
2(d  
} ; Qy9_tvq X  
pBAAwHD  
4]1/{</B|  
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 ;y-JR$M  
好啦,现在才真正完美了。 J0Yb_(w  
现在在picker里面就可以这么添加了: #btz94/~O  
/5E0'y,|P  
template < typename Right > >4ex5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <Ch9"1f3,  
  { l'l&Zqd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?u2\ *@C  
} F(1E@xs  
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。 S<(i/5Z+  
d\qszYP[  
EF&CV{Sw  
iU+SXsXLR4  
fm Yx  
十. bind GpPM?  
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。 i?B<&'G  
先来分析一下一段例子 T ?Om]:j  
7s%D(;W_Mo  
uyEk1)HC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QV."ZhL5=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KF&8l/f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9(fh+  
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。 \r aP  
我们来写个简单的。 8T"L'{ggWB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G>pedE\  
对于函数对象类的版本: (w-"1(  
K cex%.  
template < typename Func > *ssw`}yE'  
struct functor_trait D;JZ0."  
  { kQU4s)J  
typedef typename Func::result_type result_type; ~ tR!hc}  
} ; HCr}|DxyK  
对于无参数函数的版本: Ip{hg,>  
skeeec\V  
template < typename Ret > MNU7OX<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pej-W/R&  
  { (f"Qz~R|6_  
typedef Ret result_type; !ldE9 .  
} ; ~98q1HgS]D  
对于单参数函数的版本: :&5u)  
BUZ74  
template < typename Ret, typename V1 > [e,xC!2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \u.5 _ g  
  { X%-"b`  
typedef Ret result_type; 7Vf XE/  
} ; XSx!11  
对于双参数函数的版本: 4+qo=i  
/7B3z}rd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R[F`b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H5]q*D2  
  { .+2:~%v6  
typedef Ret result_type; 8r}tf3xMCM  
} ; %^W(sB$b  
等等。。。 \aSc2Ml]3n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6!)hl"  
bZSt<cH3  
template < typename Func > =?L16mu1&  
struct func_return )%/ Ni^  
  { "o%okN  
template < typename T > no\G >#  
  struct result_1 y<gRl/e  
  { '3^_:E5y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %dw0\:P?Q  
} ; 8F\'? 7  
B$c'^ )  
template < typename T1, typename T2 > % A 5s?J?  
  struct result_2 L?N: 4/0;!  
  { *#p}FB2H#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j}lne^ h  
} ; F6{ O  
} ; _0[s]  
;t N@  
q8_E_s-U,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T#E,^|WEk  
M+-odLltw  
template < typename Func, typename aPicker > `-s]d q  
class binder_1 |@rf#,hTDp  
  { XwIHIG}  
Func fn; PtPx(R3  
aPicker pk; xxGQXW  
public : E0i!|H  
5:+x7Ed  
template < typename T > "kt7m  
  struct result_1 &iuMB0rbu  
  { Yk{4 3yw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mr>E'd.'  
} ; rf/]VAK  
'D+njxCk.A  
template < typename T1, typename T2 > $XyDw|z[  
  struct result_2 s Wj:m)  
  { {o'(_.{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]q #"8 =  
} ; m{*_%tjN0  
3kr. 'O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UM1h[#?&V)  
d|tNn@jN  
template < typename T > ZDK+>^A)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FKtCUq,:  
  { CW@EQ3y0  
  return fn(pk(t)); ;[C_ho  
} KVC18"|f  
template < typename T1, typename T2 > aB&a#^5CI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gW G>}M@  
  { \= 6dF,V  
  return fn(pk(t1, t2)); oj6=.   
} )CH\]>-FO  
} ; ckdCd J  
6C_H0a/h&  
j%S} T)pX  
一目了然不是么? mg3YKHNG  
最后实现bind o -x=/b  
MA=gCG/JD  
H8Ra!FW@  
template < typename Func, typename aPicker > I Yr4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {- &wV  
  { Np opg1Gv>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z9Y}[ pN  
} ~!fOl)F  
skLr6Cs|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _Pw5n mH c  
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。 R,hwn2@B  
gfXit$s  
十一. phoenix /u"K`y/*j\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /KgP<2p  
'8^>Z.~V  
for_each(v.begin(), v.end(), fQfd1=4  
(  =VSUE Pq  
do_ E_xCRfw_i]  
[ U4NA'1yo  
  cout << _1 <<   " , " + VhD]!  
] N@? z&urQi  
.while_( -- _1), n7#}i2:  
cout << var( " \n " ) R4f_Kio  
) G7#<Jo<8  
); xCU pMB7  
?Ql<s8  
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: |dqAT.  
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 K}dvXO@=|c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D<4cpH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .L3D]  
v00w GOpW  
lt C  
template < typename Cond, typename Actor > > {h/4T@  
class do_while /a-OB U  
  { 7@!ne&8Z?  
Cond cd; V?C a[  
Actor act; dEoW8 M#  
public : ' '|R$9\@  
template < typename T > r[&/* ~xL  
  struct result_1 /:w.Zf>B9  
  { O=}jg0k  
  typedef int result_type; C/z0/mk  
} ; KupQtT<  
K"=I,Vr:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /n1H; ~f]  
=.q8*7UY  
template < typename T > Hc-68]T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3AC/;WB9  
  { uWrvkLGN  
  do Qvhy9Cr;  
    { ^' b[#DG>F  
  act(t); x)2ZbIDB:"  
  } S4>1d-  
  while (cd(t)); VL@eR9}9K  
  return   0 ; $s9YU"  
} >KCnmi  
} ; Z'\{hL S  
II}3w#r4  
X2C&q$8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sG k'G573  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5tu 4uYp;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~`CWpc:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @]:GTrs  
下面就是产生这个functor的类: !Im{-t  
p>0n~e  
y/6%'56uF  
template < typename Actor > `&)uuLn|  
class do_while_actor Q$=X ?{  
  { {P $sQv  
Actor act; NR0fxh  
public : ^@AIXBe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]c$)0O\O  
;{K/W.R  
template < typename Cond > A@#D_[~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nG !6[^D  
} ; Jhr3[A  
;=E!xfp5U  
LHgEb9\Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nv2p&-e+  
最后,是那个do_  Y.v. EZ  
D eM/B5qw  
%Ig3udcY?  
class do_while_invoker IO]%AL(.;  
  { +OX:T) 4h6  
public :  ,7w[r<7  
template < typename Actor > m?pm)w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <aGfQg|554  
  { Zdll}nO"E  
  return do_while_actor < Actor > (act); -_"6jU  
} nEboet-#D0  
} do_; $"6O92G(hJ  
U8R*i7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pv;ZR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^+'\ u;\  
最后来说说怎么处理break和continue B@v"giJgr  
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。 ,5HC &@  
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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