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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @c<3b2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }RmU%IYc  
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%&: 6QniZ  
: y5<go8e  
zY,r9<I8_x  
1jy9lP=  
  class filler lmfi  
  { <(-3_s6-  
public : v1%uxthW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lD"(MQV@0  
} ; 4zJtOK?r"  
sB^<6W!`(  
q>mE< (-M  
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: *Txl+zTY  
gA:5M  
t: #6sF  
&e;=cAXG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O)ME"@r@:  
EX?MA6U  
o'W5|Gy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qW!]co  
ZCB_  
4g : >[q  
^@qvl%j  
二. 战前分析 ~.UrL(l=  
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。 4$*%gL;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 \ C+(~9@|  
$)RNKMZC}A  
{@tv>!WW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d!:6[7X6  
  /* --------------------------------------------- */ <^zHE=h"  
vector < int *> vp( 10 ); 9G+V;0Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h"_~7 jq"  
/* --------------------------------------------- */ p;W.lcO`0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `FsH}UPu b  
/* --------------------------------------------- */ d4nH_?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Iz ;G*W18  
  /* --------------------------------------------- */ 6xZ=^;H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -5T=:2M  
/* --------------------------------------------- */ q-c=nkN3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B<~ NS)w  
{K9/H qH  
,4ei2`wV  
nWMmna.5  
看了之后,我们可以思考一些问题: ( YQWbOk  
1._1, _2是什么? (rkU)Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^NX"sM0g  
2._1 = 1是在做什么? f|R"u W +  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Sp}tD<V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M-;4   
RLSc+kDH_  
/w]!wM  
三. 动工 2Sh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O9g{+e`  
w^LuIbA  
Ay !G1;  
Rr!Y3)f;  
template < typename T > -.T&(&>^  
class assignment \mV'mZ9>  
  { "m^' &L  
T value; ^b7GH9<&  
public : G 2mX;  
assignment( const T & v) : value(v) {} jq+A-T}@  
template < typename T2 > k%E2n:|*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A0fFv+RN3  
} ; A0Zt8>w  
ND5`Q"k   
:_@JA0n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'w14sr%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment me'd6!O9-  
v*9<c{a  
(XXheC  
P1NJ^rX  
  class holder BSkDpr1C  
  { P0$e~=Q^4  
public : Y& F=t/U2  
template < typename T > JR@.R ,rII  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $DZHQH  
  { cetvQAGXY  
  return assignment < T > (t); o,xxh  
} MSV2ip3  
} ; TARXx>  
E"L2&.  
jZ%TJ0(H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fPR$kc h  
f}L*uw  
  static holder _1; B}eA\O4}I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /'hCi]b@v  
m~>Y{F2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9W8]8sUeG  
而不用手动写一个函数对象。 3( ]M{4j  
!=y]Sv~h  
Ed:eGm }  
HBY.DCN[Z  
四. 问题分析 jn: NYJv  
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。 u-1;'a  
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。 w ~ dk#=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >5wx+n)/)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RID]pek  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4Td{;Y="yF  
2jbIW*  
五. 问题1:一致性 )~V4+*<  
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?| TyKWy0x-3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c,Euv>*`  
: iiw3#]  
struct holder yi^b)2G  
  { unJ R=~E  
  // UYA_jpIP  
  template < typename T > .0G6flD   
T &   operator ()( const T & r) const $o+5/c?|  
  { )XfzLF7  
  return (T & )r; "/]| Hhc{  
} zyg:nKQW  
} ; [Px'\ nVf  
"Pl9nE  
这样的话assignment也必须相应改动: yIb,,!y9{  
+f0~D(d!_  
template < typename Left, typename Right > 5[{*{^F4  
class assignment 7n o5b] \  
  { Uu7dSU  
Left l; zKFp5H1!%+  
Right r; 3jogD  
public : =&dW(uyzY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0GDvwy D1  
template < typename T2 > nJ?^?M'F%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &t(0E:^TRU  
} ; ^+SkCO  
idRD![!UI  
同时,holder的operator=也需要改动: >O/ D!j|  
U6[ang'l  
template < typename T > Lz DI0a.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %~NH0oFO  
  { zu2HH<E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m6 s7F/  
} QHBtWQgS  
qP!P +'B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~Cc.cce5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c~ <1':  
~e@>zoM'^  
return l(rhs) = r; MYe HS   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v=I|O%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /q\_&@  
he+#Q 6  
template < typename Tp > iP3Z  
class constant_t Dbx~n#nG  
  { 2WvN2" f3  
  const Tp t; s]27l3)B  
public : W&"|}Pi/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Uf*EJ1Ei  
template < typename T > )<4_:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {}>n{_  
  { Zt3}Z4d  
  return t; 9=dkx^q  
} P`1EPF  
} ; k /EDc533d  
Fs/?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bz2'=~J  
下面就可以修改holder的operator=了 X7*`  
+:jT=V"X  
template < typename T > +$z]w(lbT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T&"i _no*  
  { JbQZ!+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qW^vz  
} K% KZO`gO  
VU!w!GN]Y  
同时也要修改assignment的operator() ^ DAa%u  
ES:!Vx9t0|  
template < typename T2 > BZ+-p5]-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xwu.AVsr  
现在代码看起来就很一致了。  h=RD O  
q(z7~:+qNr  
六. 问题2:链式操作 #'o7x'n^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &w~Xa( uu  
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。 X.|Ygx  
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。 3=4SGt5m  
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。 Nofu7xiDw[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dXu{p  
CSn<]%GL  
template < typename T > - HOnB=  
struct result_1 m24v@?*  
  { ')PVGV(D+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @] .VQ<X|0  
} ; +$beo2x6  
E)'8U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s^|\9%WD  
p%RUHN3G[  
template < typename T > Uxl(96  
struct   ref 'wQy]zm$  
  { H*!5e0~rR  
typedef T & reference; =&NOHT>  
} ; 3B18dv,V  
template < typename T > NtZ6$o<Y  
struct   ref < T &> P\B3 y+)  
  { {/UhUG  
typedef T & reference; $AwZ2HY  
} ; %O) Z  
,nE&Me&#J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H @!#;w  
&:vsc Ol  
template < typename T > V<0$xV1b|=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1mUTtYU  
  { G1_Nd2w  
  return l(t) = r(t); 0$Ff#8  
} @\!!t{y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [@.B4p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zzf7S%1I  
]gP8?s|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xii$e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {E~l>Z88  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GVObz?Z]SB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X% J%A-k]  
最后的布局是: _7 `E[&v  
                Add @&:VKpu\  
              /   \ A+2oh3  
            Divide   5 #:W%,$ 9\P  
            /   \ \dNhzd#  
          _1     3 +!$dO'0nt,  
似乎一切都解决了?不。 twv lQ|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 MgnE-6_c  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hT=f;6$  
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: ]PVt o\B=  
I =b'j5c  
template < typename Right > z[biK|YL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *.dKR  
Right & rt) const `(T!>QVW+g  
  { .nPL2zO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2lJZw@  
} -7 L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X8.y4{5  
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。 dqwWfn1lt  
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。 ^K/G5  
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。 @%%bRY  
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。 YVJ+' A=|  
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? Bjtj{B  
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: e-jw^   
7NeDs$  
template < class Action > q:Wq8  
class picker : public Action .2/,XwIr  
  { "TUPYFK9  
public : 6g8M7<og9R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J/= +r0c  
  // all the operator overloaded 9Dy)nm^  
} ; a\>+=mua  
*qbRP"#[$  
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。 c'xUJhEL  
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: T4vogoy  
+fPNen4E  
template < typename Right > gfx oJihE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /^~p~HKtx  
  { J/L)3y   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R2SBhs,+R  
} sK#H4y+<  
/%-o.hT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ktU9LW~  
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。 EQ6l:[  
d8D yv#gT  
template < typename T >   struct picker_maker +BU0 6lLD  
  {  )Kxs@F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rA[nUJ,  
} ; @Ap@m6K?q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *h>OW  
  { t`) 'LT  
typedef picker < T > result; yY'gx|\  
} ; G,+xT}@wu  
sYl&Q.\q  
下面总的结构就有了: gQu\[e%mVo  
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。 P>.Y)$`r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )hePN4edj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y"r3i]  
至此链式操作完美实现。 /\6}S G;  
^ b=5 6~[  
B8`R(vu;  
七. 问题3 qxRT1B]{Wx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D%6ir*%T  
e!TG< (S  
template < typename T1, typename T2 > 5hlJbWJa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YhEiN. ~  
  { f<Va<TL6-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]!n*V/g  
} Ej-=y2j{g  
.;]YJy  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V 22q*/iV  
F! |TW6)gv  
template < typename T1, typename T2 > dY/|/eOt<K  
struct result_2 46QYXmNQ}  
  { ,e}mR>i=e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3(oZZz  
} ; CUAg{]  
V2WUM+`uT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AJJ%gxqGq  
这个差事就留给了holder自己。 :< KSf#O  
     r*~n`  
r4]hS`X~%  
template < int Order > |H3?ox*  
class holder; Q' OuZKhA  
template <> Pf^Ly 97  
class holder < 1 > %fex uy4  
  { xCmI7$uQ#  
public : #dxJ#  
template < typename T > nN(D7wk  
  struct result_1 ,_wm,  
  { %zIl_/s  
  typedef T & result; ^Yg|P&e(;  
} ; r1^m#!=B  
template < typename T1, typename T2 > ,?7xb]h  
  struct result_2 FVvv   
  { U{U:8==  
  typedef T1 & result; b7>,-O  
} ; gKm@B{rC  
template < typename T > KV) Hywl`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zx_O"0{5  
  { _k"&EW{ Ii  
  return (T & )r; E'Fv *UA  
} 8VAYIxRv  
template < typename T1, typename T2 > D-2v>l_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yP1Y3Tga=  
  { e$FAhwpon  
  return (T1 & )r1; r=iMo7q  
} \r1kbf7?  
} ; .5#tB*H  
iA^+/Lt  
template <> b0zxT9  
class holder < 2 > +cE tm  
  { 7B:ZdDj  
public : fa*H cz  
template < typename T > S$kuhK>W!  
  struct result_1 +|}K5q\  
  { 35N/v G0  
  typedef T & result; w$U/;C  
} ; +{=_|3(  
template < typename T1, typename T2 > ,SE$Rh  
  struct result_2 44fq1<.K  
  { LGo@F;!n  
  typedef T2 & result; +=B}R  
} ; *n|0\V<  
template < typename T > /i~^LITH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z kX-"}$8  
  { Jq+$_Uqd  
  return (T & )r; 4W//Oc@e  
} UmD-7Fd  
template < typename T1, typename T2 > :z0>H5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fO|~Oz<S  
  { !$KhL.4P  
  return (T2 & )r2; Sfoy8<j  
} ^ Mvsq)  
} ; ap$ tu3j  
Jr>S/]"  
?m_RU  
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> >。 h@m n GE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <K=B(-~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }MavI'  
vb"dX0)<  
return l(i, j) = r(i, j); J"2ODB5"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j'40>Ct=i  
{EoyMJgz  
  return ( int & )i; xjhAAM  
  return ( int & )j; < 8 Y<w|Hh  
最后执行i = j; >pH775I=  
可见,参数被正确的选择了。 S_ -QvG2  
?'/5%f`  
aEqI51I  
&pY G   
~j&:)a'^  
八. 中期总结 !E:Vn *k;  
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: xE-c9AH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o(>-:l i0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?5YmE(v7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g\{! 21M  
V-ouIqnI  
^.1VhTB  
!>2\OSp!  
aCi^^}!  
,8o*!(uO2  
九. 简化 .q9|XDqQc  
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。 o`8+#+@f7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +j: Ld(  
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: w$;*~Qc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ce'2lo  
  +-*/&|^等 8!%"/*P$  
2. 返回引用。 kbT-Oz  2  
  =,各种复合赋值等 &|\}\+0Z  
3. 返回固定类型。 OZ14-}Lr5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x(zZqOed  
4. 原样返回。 a={qA4N  
  operator, ^}7t:  
5. 返回解引用的类型。 iN4'jD^oP  
  operator*(单目) v?TJ!o  
6. 返回地址。 |wb(rua  
  operator&(单目) r\ Yur  
7. 下表访问返回类型。 M Hyl=5  
  operator[] g7z9i[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Ve@=<  
  operator<<和operator>> g?AqC  
,Y8X"~{A  
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。 N_k6UA9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ahbu >LPk  
u\geD  
template < typename Left > EEZ2Gu6c  
struct value_return 71&+dC  
  { D=sc41]  
template < typename T > 8si^HEQ8  
  struct result_1 "}+/ 0$F  
  { .) ;:K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @CI6$  
} ; be%*0lr  
6jo&i  
template < typename T1, typename T2 > l'%R^  
  struct result_2 E(LE*J  
  { Byj~\QMD|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ",V5*1w  
} ; -fgKSJ7  
} ; Ht^2)~e~:  
Y(Ezw !a  
7O^ S.(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R0<Vd"  
dKTAc":-}  
下面我们来剥离functor中的operator() yP4.Z9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &)jZ|Q~  
B&N&eRAE  
return l(t) op r(t) =T}uQ$X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t+J6P)=  
return op l(t) qDd/wR,44  
return op l(t1, t2) 4PM`hc  
return l(t) op ,x.)L=Cx8  
return l(t1, t2) op S Tk#hhx  
return l(t)[r(t)] M)^9e?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ):ZumG#o  
T["(YFCByg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &ru0i@?)  
单目: return f(l(t), r(t)); S`w)b'B!M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kk+8NwM1  
双目: return f(l(t)); -V/i%_+Ze  
return f(l(t1, t2)); ;}'<`(f&nX  
下面就是f的实现,以operator/为例 J3+8s [oJ>  
<t37DnCgI  
struct meta_divide Fsj[JE  
  { 0Jh:6F  
template < typename T1, typename T2 > !I_4GE,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #K w\r50  
  {  U~t(YT  
  return t1 / t2; @ RBwT  
} !;Nh7vG  
} ; ]!:Y]VYN)\  
\"Iy <zG  
这个工作可以让宏来做: *$D-6}Oay  
nTKfwIeg5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]]3D` F}  
template < typename T1, typename T2 > \ ayp}TYh*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j]&{ @Y  
以后可以直接用 HCK4h DKo}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lej{VcG  
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 nVzo=+Yp  
(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{s?  
a"0~_=  
[=+/  
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 >`'9V| 1  
C<>.*wlp=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > idy:Jei}  
class unary_op : public Rettype 9l]IE,u  
  { ,qB081hPG  
    Left l; <b I,y_<K  
public : 9G~P)Z!0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F}>`3//u  
to7)gOX(  
template < typename T > n TG|Isa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8t%1x|!  
      { Ji q[VeLe  
      return FuncType::execute(l(t)); N=9lA0y+  
    } e$=|-J z  
Sdp1h0E}7=  
    template < typename T1, typename T2 > e{&gF1" [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;rgsPVbVf  
      { $hio (   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c&&UT-Z  
    } 'oG'`ED"  
} ; Xl;N= fc  
Ek3O{<  
|:z%7J3wP  
同样还可以申明一个binary_op vaL-Mi(_  
> R=YF*t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {y'k wU  
class binary_op : public Rettype nj mE>2  
  { zYgLGwi{  
    Left l; bxs@_fH  
Right r; xX ZN<<f59  
public : P6Ei!t,>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o/R-1\Dn  
A\`Uu&  
template < typename T > \#slZ;&s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rQJoaP+\q  
      { ,P^"X5$   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +Q.[W`goV  
    } GfDA5v[  
a'BBp6  
    template < typename T1, typename T2 > lgl/| ^ Uw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I,D=ixK  
      { eW/Hn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bTj,5,8 i  
    } ;6?K&}J)-  
} ; g:HIiGN0Ic  
R##O9BSI8Z  
U/>5C:  
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 T~la,>p|}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #]rw@c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9 wc=B(a|  
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。 Uu ,Re  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ec|IT0;  
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。。。 t1kD5^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `g7' )MSy  
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) d<]/,BY'  
下面是修改过的unary_op \a<E3 <  
Mvux=Ws  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]BA8[2=m  
class unary_op F)C8LH  
  { ipsNiFv:  
Left l; 6(.&y;  
  K|iNEhuc  
public : fYwumx`J  
p?Y1^/   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NFQ0/iuW  
"YivjHa7H  
template < typename T > X]N8'Yt  
  struct result_1 yY}`G-)g~*  
  { mWZV O,t$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9rhz#w  
} ; Xh ?{%?2  
FK->|  
template < typename T1, typename T2 > t ,0~5>5  
  struct result_2 kM.zX|_  
  { .69{GM?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fNQecDuS  
} ; [K^RC;}nV^  
8E D6C"6  
template < typename T1, typename T2 > &Oe,$%{hBh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4]Krx m`8  
  { 6b@:La  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y8\44WKW  
} -q[?,h  
lE4.O  
template < typename T > }nkX-PG9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *edB3!!  
  { }z}oVc  
  return OpClass::execute(lt(t)); m!g f!  
} zI&oZH^vn  
 E;k'bz  
} ; 9\V^q9l  
O>UR\l|+:2  
G"wy?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [8<)^k  
好啦,现在才真正完美了。 ='a$>JVJ5  
现在在picker里面就可以这么添加了: TwY]c<t  
QD<f) JZK  
template < typename Right > @Kp2l<P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *U8Pjb1  
  { l9\ *G;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Or0=:?4`  
} U5odSR$  
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^EW*6vB8O  
+[ !K  
0X.pI1jCO  
!M6*A1g5  
&0~E+ 9b  
十. bind _dj_+<Y?  
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。 z.--"cF  
先来分析一下一段例子 kU0e;r1N  
fM6Pw6k  
$)mK]57  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >2TDYB|;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `$7. (.#s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jc95Ki1X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CtfI&rb[  
我们来写个简单的。 xx_]e4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h@&& .S`B  
对于函数对象类的版本: {%*,KB>b  
9 "7(Jq  
template < typename Func > vWc=^tT   
struct functor_trait 4 cDjf~n  
  { }KcvNK (  
typedef typename Func::result_type result_type; q,(U8  
} ; ?#da4W  
对于无参数函数的版本: &Ba` 3V\M  
],V_"\ATD  
template < typename Ret > Bvb.N$G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g1UP/hNJ\8  
  { .5 Sw  
typedef Ret result_type; ;EDc1:  
} ; ?RNm8,M  
对于单参数函数的版本:  rl"$6{Z}  
ZCVwQ#Xe+  
template < typename Ret, typename V1 > >+ZBQ]~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LQ(z~M0B  
  { ]?tC+UKb  
typedef Ret result_type; :sDE 'o  
} ; g<(3wL,"  
对于双参数函数的版本: [$:M/5y9  
]zK'aod  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;;;aM:6\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oe$&X&  
  { YW9r'{(D(I  
typedef Ret result_type; sxc^n aK0  
} ; #e)A  
等等。。。 F<H[-k*t/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HGIPz{/5U  
|[qq $  
template < typename Func > OI/m_xx@j  
struct func_return ~0/tU#&  
  { "u^%~2  
template < typename T > Lxz!>JO>  
  struct result_1 z 3((L  
  { ]:H((rk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _:"PBN9  
} ; T .#cd1b  
v|~&I%S7  
template < typename T1, typename T2 > FVY$A =G  
  struct result_2 6WI-ZEVp&  
  { pAK7V;sJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }7Lo}}  
} ; 8d4:8}  
} ; %*:X FB  
i*ibx;s-  
0'm$hU}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m 0jm$> :Z  
%3SBs*?  
template < typename Func, typename aPicker > +`jI z'+  
class binder_1 &ZyZmB  
  { VKGH+j[  
Func fn; oY NIJXln  
aPicker pk; 7tZvz `\  
public : _.}1 Y,Q  
[B0]%!hFw  
template < typename T > 8)KA {gN}  
  struct result_1 t 0 omJP  
  { X6h@K</c^:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;pH&YBY  
} ; yiT)m]E d  
nO;*Peob  
template < typename T1, typename T2 > HLL:nczj  
  struct result_2 T{A 5,85  
  { |M;tAG$,"y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bh Nqj  
} ; sLHUQ(S!  
mK Ta.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DA9-F  
[<0\v<{`L  
template < typename T > G d%X> ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^X e^1(  
  { v,eTDgw  
  return fn(pk(t)); Q$`u=-h|  
} \c1NIuJR  
template < typename T1, typename T2 > xPcH]Gs^b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U@'F9UB`  
  { Hyn*O)q!  
  return fn(pk(t1, t2)); ",O}{z  
} pBR9)T\ n  
} ; ~#]$YoQ&O  
e5z U`R  
Yw!(]8PYdU  
一目了然不是么? P}2waJe  
最后实现bind Fv!KLw@  
H)@f_pfj(  
XX9u%BZ~  
template < typename Func, typename aPicker > +G.F'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  MYk%p'  
  { {>]7xTpwZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vi:<W0:  
} I_aS C4  
Cju%CE3a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tR{@NFUcu  
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。 4k6,pt"  
9$iDK$%  
十一. phoenix iC`mj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jb'A Os  
L2WH-XP=  
for_each(v.begin(), v.end(), DtRu&>o_6D  
( OtsW>L@ O(  
do_ 2cu?2_,  
[ "4Bk  
  cout << _1 <<   " , " (Z)F6sZ`8  
] vi8)U]6  
.while_( -- _1), p2)563#RS  
cout << var( " \n " ) jjTb:Z=.'  
) qVe&nXo  
); 7wA.:$  
xkPH_+4i8  
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: \[CPI`yQe  
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 W6 y-~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  ]$=\zL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gd=gc<zYP  
&40# _>W7  
PQJI~u9te}  
template < typename Cond, typename Actor > jSKhWxL;'  
class do_while x./l27}6  
  { []#>r k~  
Cond cd; wiE'6CM  
Actor act; 6.(L8.jv  
public : BK/~2u  
template < typename T > +jifbf-  
  struct result_1 dF#`_!4pbf  
  { [.[|rnil  
  typedef int result_type; _f1~r^(/T0  
} ; !STa}wl  
%k8 H'w\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xoQ;fVNp  
O_bgrXg6x  
template < typename T > uNoP8U%*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :rcohzfa  
  { vk>EFm8l  
  do TTQ(\l4  
    { ]?"1FSu-8r  
  act(t); -]$=.0 l  
  } 6%Ws>H4@|  
  while (cd(t)); Mb +  
  return   0 ; M>m+VsJV  
} |Js?@  
} ; x4 .Y&Wq#  
8F(Vd99I  
6:$+"@ps  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %'vLkjI.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0[QVU,]<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rfwX:R6,g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TLWU7aj&!  
下面就是产生这个functor的类: 2z+-vT%  
miv)R  
WPXLN'w+  
template < typename Actor > YVT\@+C'  
class do_while_actor vf-cx\y7  
  { JA(M'&q4  
Actor act; Fmo^ ?~b  
public : zhW.0:9 CR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n+qa/<  
Z?AX  
template < typename Cond > [:xpz,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -!JnyD   
} ; 9 U!-Zn!  
6O9?":3;  
F?EAIL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DuzJQ Sv  
最后,是那个do_ ^}\!Sn  
s?-J`k~q  
8H<:?D/tH  
class do_while_invoker KBSO^<7  
  { d4[mR~XXT  
public : hDAxX= FM  
template < typename Actor > L-V+`![{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N{o3w.g  
  { D qh rg;  
  return do_while_actor < Actor > (act); S{.G=O  
} '(o*l  
} do_; rM5{R}+;  
:^H#i:4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r)Dln5F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a3?D@@Qnw  
最后来说说怎么处理break和continue n$z+g>~N  
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。 ,4`=gKn  
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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