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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =2s 5>Oz+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DOaEz?2)  
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, }+nC}A"BC  
NOP~?p  
lzBy;i  
Ht5 %fcD  
  class filler ro6|N?'  
  { $B7<1{<=W  
public : #57nm]?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oylY1~~}0K  
} ; ^uW](2  
[Oxmg?W  
yX,2`&c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <P3r+ 1|R  
HLg/=VF7?  
1Z'cL~9  
9hHQWv7TgK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FviLlly6  
-TU7GCb=  
}IC$Du#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r[vMiVb  
X, <&#l  
: &mYz(1q  
Dn) =V.  
二. 战前分析 &9$0v"`H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B~cq T/\?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =5b5d   
Vl{CD>$,  
p/:)Z_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D'YF [l  
  /* --------------------------------------------- */ v'a]SpE5  
vector < int *> vp( 10 ); |A8Ar7)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =   
/* --------------------------------------------- */ r42[pi]F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a_^3:}i~D  
/* --------------------------------------------- */ mn{8"@Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n&i WYECz  
  /* --------------------------------------------- */ P!,\V\TY]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *DLv$/(0  
/* --------------------------------------------- */ p>Ju)o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l,1}1{k&  
<]b}R;9v  
j?jEWreq]~  
Dj;h!8t.  
看了之后,我们可以思考一些问题: >MUwT$szs  
1._1, _2是什么? V`TXn[7  
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。 /R8>f  
2._1 = 1是在做什么? KunK.m  
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。 'd]9u9u  
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。 4\pi<#X  
*ys@ 'Ai?  
5>t&)g  
三. 动工 79~,KFct  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I}p uN!  
Xj&{M[k<  
7$z")JB  
~=Z&l  
template < typename T > K8pfk*NZ_@  
class assignment rwtSn?0z"  
  { QBR9BR  
T value; )?%FU?2jrn  
public : R$K.;  
assignment( const T & v) : value(v) {} #-'=)l}i1A  
template < typename T2 > =jkC]0qx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iVd*62$@$  
} ; MnO,Cd6{%d  
+o?.<[>!GR  
h.%VWsAO7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @\i6m]\X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HyiuU`  
VD,F?L!  
&"._%S58V  
yH|ucN~k5S  
  class holder Sr)/ Mf  
  { ZF51|b  
public : `-D6:- ,w  
template < typename T > ?#qA>:2,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~4U[p  50  
  { '# "Z$  
  return assignment < T > (t); Fh? ;,Z  
} >L$y|8 O  
} ; s^^X.z ,  
F] +t/  
+#6WORH0S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Eg3rbqM- 8  
YZ7rs] A  
  static holder _1; 5u:+hB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r4gkSwy  
5dMIv<#T`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Wom]/&,'  
而不用手动写一个函数对象。 s2@N&7"u)  
EX>>-D7L  
rzDqfecOmW  
[{Fr{La`D'  
四. 问题分析 s C e7ni  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kNI m90,g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6NO=NL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2 L%d,Ta>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RoxzCFsI\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l'W?X '  
3SpDV'}  
五. 问题1:一致性 FMwT4]y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &m5WmEz>`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ";`ddN3  
{uM0J$P:  
struct holder E;$t|~ #  
  { !.+iA=K{  
  // !#rZ eDmw  
  template < typename T > Y">Q16(  
T &   operator ()( const T & r) const D ,mFme  
  { H$Q$3Q!`  
  return (T & )r; X-3L4@T:?  
} R=i$*6}a  
} ; (*/P~$xIj  
s$C;31k  
这样的话assignment也必须相应改动: 9$~D4T  
{Xwin $C  
template < typename Left, typename Right > 1;fs`k0p  
class assignment `.MM|6  
  { %N/I;`  
Left l; kX'1.<[  
Right r; _( w4\]  
public : h"l{cDk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KofjveOiC  
template < typename T2 > KFA B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E-X-LR{CC  
} ; \Wt&z,  
Z B`!@/3X  
同时,holder的operator=也需要改动: Kw(/#C:$  
S?r:=GS  
template < typename T > plsf` a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l2 gI2Cioa  
  { D@[$?^H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x)BG%{h  
} dWR?1sV|e  
n-Dr/c4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1Lqs>*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6:v8J1G(<  
4J!1$   
return l(rhs) = r; QDBptI:  
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。 bTA<AoW9="  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VEpIAC4  
&4O"Xs`ka  
template < typename Tp > CS50wY  
class constant_t S&_ZQLiQ$  
  { !h?N)9e  
  const Tp t; bp_3ETK]P  
public : $ n  n4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q<oA%yR  
template < typename T > </bWFW~x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~ZG>n{Q   
  { cAVe(:k)  
  return t; &|9mM=^  
} 6C r$R]5  
} ; /W:}p(>4a  
P M9HfQU?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )lB-D;3[_  
下面就可以修改holder的operator=了 zL OmtZ(['  
g\rujxHlH  
template < typename T > PA`b~Ct  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I #1_  
  { 0Yfk/}5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wLkHU"'   
} ~`*:E'/5k]  
F:hJ^:BP  
同时也要修改assignment的operator() 6XFO@c}d  
dMRwQejY{7  
template < typename T2 > /PPk p9H{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #kLM=a/_NO  
现在代码看起来就很一致了。 bTO$B2eh|  
d`({z]W;  
六. 问题2:链式操作 *'d5~dz=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <u4GIi <sm  
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。 &bBp`h  
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。 h=`rZC  
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。 lba*&j]w=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j|lg&kN  
eC[g"Ef  
template < typename T > o|^0DYb  
struct result_1 168U-<  
  { F b`V.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oJ6 d:  
} ; u:g(x+u4:  
"Hg n2o.;5  
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: "q#(}1Zd  
y,Dfqt  
template < typename T > N#T MU  
struct   ref XKks j!'B  
  { /V7u0y  
typedef T & reference; f}Uw%S=w,  
} ; 8P5xRUkV  
template < typename T > b <=K@I.=  
struct   ref < T &> n[ba  
  { S'ikr   
typedef T & reference; 7-^df0  
} ; <408lm  
 ~ikTo -  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I62Yg p$K  
P-+^YN,  
template < typename T > fK4laDB TO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C$,S#n@  
  { nr s!e  
  return l(t) = r(t); {W `/KU?u  
} X 8[T*L.  
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。 u6(7#n02  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WY*}|R2R  
=1\ 'xz}p?  
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 ;=C^l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9]AKNQq m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ir0er~f+z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^e&,<+qY  
最后的布局是: s-8>AW ep  
                Add >vP^l {SD  
              /   \ jj.]R+.G  
            Divide   5 ceZt%3=5  
            /   \ <<UlFE9"  
          _1     3 k{@z87+&  
似乎一切都解决了?不。 Ch7eUTq A@  
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。 AiO,zjM=  
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。 i"_f46r P  
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: b~#rUOXb8?  
[FC%_R&&  
template < typename Right > \[,7#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -p%=36n  
Right & rt) const &TK%igL  
  { 1 ViDS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YVs{\1|'  
}  1XHGW=n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9oGsrC lH  
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。 L` Qiu@  
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。 2<.}]yi  
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。 nG8]c9\Q#  
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。 dF FB\|e;0  
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? fF *a/\h %  
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: BA-n+WCWJ  
d]@9kG  
template < class Action > { ET+V  
class picker : public Action :;7qup  
  { /iukiWeW  
public : CdEJ/G:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B<0lif|  
  // all the operator overloaded $}HSU>,%  
} ; W?6RUyMC$T  
+x4o#N  
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。 $6Ty~.RP5H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7L]fCw p[  
bgEUG  
template < typename Right > y-Z*qR?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [9>1e  
  { -MOf[f^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~Q6ufTGhpM  
} ;zh|*F>  
3J:!8Gmk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hPEK@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M rVtxzH  
?[T&y ,ln  
template < typename T >   struct picker_maker zL7+HY* 3o  
  { nR ,j1IUF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gbSZ- ej  
} ; wk-ziw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v,2{Vr  
  { Llg[YBJ7>  
typedef picker < T > result; cFuvi^n\  
} ; 6lZhV[~Z/  
C\fc 4  
下面总的结构就有了: *[ A%tj%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [!DLT6Qk  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 F%< 0pi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rV1JJ.I  
至此链式操作完美实现。 \hm=AGI0  
?MN?.O9-  
Bj\0RmVa1  
七. 问题3 %tpt+N?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h#`qEK&u  
,AM6E63  
template < typename T1, typename T2 > .}z&$:U9[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JEBx|U$'Y  
  { KDCq::P<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ybB/sShGM  
} 8"p>_K=  
r$0" Y-a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H!vvdp?Z  
T>L6 X:d  
template < typename T1, typename T2 > !O$EVl  
struct result_2 IY :iGn8R  
  {  |\,e9U>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }rOO[,?Y  
} ; k^ID  
oOSw> 23x  
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? sLB{R#Pt  
这个差事就留给了holder自己。 %n{E/06f  
    P$w0.XZa  
7';PI!$  
template < int Order > Jzfz y0$  
class holder; &)`A4bf%  
template <> 3Vt-]DGX  
class holder < 1 > ?hmj0i;XC  
  { A$%%;O   
public : Grkj @Q*  
template < typename T > b-~Gt]%>m  
  struct result_1 8$@gAlI^  
  { Z7Mc.[C  
  typedef T & result; Imi_}NB+  
} ; LN_6>u  
template < typename T1, typename T2 > dD!} P$  
  struct result_2 |\elM[G"g  
  { wUl}x)xo  
  typedef T1 & result; 9jJ&QACn  
} ; DJ=miJI'  
template < typename T > HO$s&}t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Y /  
  { 3hb1^HNT  
  return (T & )r; k>2 xm  
} ^ zo"~1  
template < typename T1, typename T2 > $|sRj!F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "-N%`UA  
  { 'w!Hjq]$  
  return (T1 & )r1; O/0m|~`iY  
} + PGfQN  
} ; lE%0ifu  
22(0Jb\_  
template <> \{abyi;  
class holder < 2 > g+)T\_#u  
  { 54tpR6%3p  
public : N}zQ)]xz+r  
template < typename T > lq+FH&  
  struct result_1 '7wWdq  
  { ,AACE7%l  
  typedef T & result;  ^d4#  
} ; Vb0hlJb  
template < typename T1, typename T2 > OTalR;:]r  
  struct result_2 ^Cpvh}1#  
  { z\Qg 3BS  
  typedef T2 & result; 2NI3 &;{4  
} ; ]< TgBo|  
template < typename T > UB(Q &U_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |67<h5Q1  
  { aBol9`6  
  return (T & )r; TRX; m|   
} @cSz!E}  
template < typename T1, typename T2 > -1Tws|4gc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P ,5P6Y9  
  { S'2B  
  return (T2 & )r2; jC<<S  
} ]\*g/QV  
} ; ym<G.3%1  
Z2hRTJJ[A  
NDCZc_  
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> >。 Hza{"I*^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i]xyD'0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Exk[;lI  
 t\u0\l>  
return l(i, j) = r(i, j); lSl=6R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) > : \lDz  
^!N_Nx/M  
  return ( int & )i; 6z!?U:bT  
  return ( int & )j; Zwp*JH+G  
最后执行i = j; V$<og  
可见,参数被正确的选择了。 VA.:'yQtJ  
F8>Fp"  
j$Gb> Ex>  
MS><7lk-  
ysDfp'C,  
八. 中期总结 |cUlXg=  
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: qdNYY&6>?u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'Pr(7^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _T8#36iR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rr(,i%fu  
A)s  
om9fg66  
P+,\x&Vr  
ep>S$a*|  
U!^\DocAY  
九. 简化 fMI4'.Od  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5;C+K~Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jsfyNl? 6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w/E4wp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q-X)tH_+w@  
  +-*/&|^等 |OhNQoTY  
2. 返回引用。 Xn9TQ"[4  
  =,各种复合赋值等 C]\r~f  
3. 返回固定类型。 h+}`mi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %Mz(G-I.\  
4. 原样返回。 `A$yF38!  
  operator, mEr* n  
5. 返回解引用的类型。 ub0]nov  
  operator*(单目) buG0#:  
6. 返回地址。 "JKrbgN@;L  
  operator&(单目) ko $bCG%  
7. 下表访问返回类型。 9bq#&~+  
  operator[] !+=jD3HTJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?4(uwX p  
  operator<<和operator>> 9Clddjf?c  
<eI7xifD  
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。 f-tjMa /_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %'%r.  
# ]&=]K1V  
template < typename Left > <Y9((QSM4  
struct value_return )pW(Cp  
  { 03iO4yOu  
template < typename T > 8'@pX<  
  struct result_1 W2qW`Ujo{  
  { -U'6fx) +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L&][730  
} ; k 2_ "  
4:y;<8+j\  
template < typename T1, typename T2 > q --NLm@;  
  struct result_2 w<.{(1:v  
  { `oXUVr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G@BF<e{  
} ; Fpzps!(;=  
} ; [XhuJdr"u  
:|EM1-lwf  
U[ u9RB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n*{e0,gp`  
CJ%bBL'.  
下面我们来剥离functor中的operator() u B~/W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $DJp|(8  
+^1H tI|y  
return l(t) op r(t) p&_Kb\} U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f XS4&XU  
return op l(t) aM,>LKNbQ  
return op l(t1, t2) GG/~)^VMe  
return l(t) op 0<Vw0%!  
return l(t1, t2) op o{(-jhR  
return l(t)[r(t)] Z; r}G m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GCkc[]2p  
qXn %c"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M%/ML=eLi  
单目: return f(l(t), r(t)); /<\>j+SC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w*eO9k  
双目: return f(l(t)); 66,?f<b  
return f(l(t1, t2)); s>9w+|6Ji  
下面就是f的实现,以operator/为例 #(?EL@5  
8Tyf#`'I  
struct meta_divide %($sj| _l  
  { hIuK s5`  
template < typename T1, typename T2 > H :}|UW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h?p&9[e`  
  { @D[jUC$E  
  return t1 / t2; t.v@\[{ -  
} S6*3."Sk  
} ; W1w)SS  
24}r;=U  
这个工作可以让宏来做: gxycw4kz  
Sx5r u?$.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !E'jd72O  
template < typename T1, typename T2 > \ _1VtVfiZ{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fpwge/w  
以后可以直接用 rgWGe6;!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CD:@OI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J0~Ha u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dBE :rZu  
^PMP2\JQA  
22a$//}E  
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 O{y2tz3  
(x2I*<7P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7[[XNJP  
class unary_op : public Rettype H5j~<@STC  
  { \SkCsE#H  
    Left l; m,K0BL  
public : BI?M/pIm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g<-x"$(C&  
f>g>7OsD]  
template < typename T > B5hk]=Ud  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,9^wKS!7$  
      { P PZxH}J.  
      return FuncType::execute(l(t)); L&+XFntR  
    } d}GO(  
"<SK=W  
    template < typename T1, typename T2 > H1N_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Edj}\e*-J  
      { \::<]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V/j+Z1ZW  
    } 7z9gsi  
} ; k%?wNk>  
}rz}>((ZHF  
yHT8I  
同样还可以申明一个binary_op @]" :3  
US 9cuah1/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &EYO[~D06  
class binary_op : public Rettype y&")7y/uE  
  { J 6U3}SO=y  
    Left l; rLGh>bw#`3  
Right r; r4D*$H-rR  
public : hhLEU_U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y,v*jE  
Lj6$?(x}  
template < typename T > ~rN~Ql%S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GxL5yeN@(  
      { C s?kZ %  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `%EMhk  
    } 'Pk ( 1:  
} :P/eY  
    template < typename T1, typename T2 > !run3ip`Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0&E{[~Pv  
      { X3 D(2W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \b?z\bC56  
    } "yxIaTZu  
} ; @jAuSBy  
@x3x/g U  
% zHsh  
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 -bdF=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WBLfxr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D|} y{~  
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。 by,"Orpwq;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 23 BzD^2a  
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。。。 f8'D{OP"G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hVo]fD|W  
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) ^$c+r%9k  
下面是修改过的unary_op )"s <hR ,  
eL[BH8l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h lD0^8S  
class unary_op @ 6w\q?.s  
  { w?|gJ*B"  
Left l; $q.% 4  
  6cQh8_/>{#  
public : @2c Gx/1#  
w0(A7L:L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xH#R_  
9IZ}}x  
template < typename T > UmZ#Cm  
  struct result_1 ig3HPlC  
  { Vi[* a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EH<rUv63  
} ; zBV7b| j  
A q;]al  
template < typename T1, typename T2 > 3QM6M9M  
  struct result_2 4Z5ZV!  
  { 9#L0Q%,*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JJ[.K*dO  
} ; H z&a~  
w K0vKdi  
template < typename T1, typename T2 > *U|K~dl]K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q'9u8b  
  { =Bu> }$BD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BWV)> -V  
} YYwFjA@  
i;>Yx#  
template < typename T > 8`l bKV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :1NF#-2\f  
  { Y4 q;  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~'k.'O{  
} musZCg$  
'|V"!R)  
} ; ,\ [R\s  
w}nc^6qH  
b:VCr^vp  
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 KfD=3h=  
好啦,现在才真正完美了。 9bd$mp  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'r3yFoP}  
wxU@M1w}  
template < typename Right > hF|N81T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l0N~mes  
  { HE#IJB6BS?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2 ZW {  
} NN\>( =  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a~jU~('4}w  
tGv5pe*r  
Tl>D=Vnhh  
3BHPD;U  
0<Q['l4Ar  
十. bind }}L :6^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 If[4]-dq  
先来分析一下一段例子 ~~,] b  
(U bz@s^  
M,nX@8 _h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X}x"+ #\<@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ObJgJr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %<c2jvn+k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m X2i^.zH  
我们来写个简单的。 &[QvMh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3fA.DK[4[  
对于函数对象类的版本: `F-<P%k  
eW%Cef  
template < typename Func > cCOw7<  
struct functor_trait mAO$gHQ  
  { g{0a]'ph  
typedef typename Func::result_type result_type; ,=!_7'm  
} ; >G `Uc&=  
对于无参数函数的版本: ZYf0FC=-  
?}p~8{ '  
template < typename Ret > .yK~FzLs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 84(NylZ  
  { R|4a9G  
typedef Ret result_type; /Wos{ }Z 0  
} ; 5,Rxc=  
对于单参数函数的版本: NL`}rj  
8x":7 yV&  
template < typename Ret, typename V1 > E<6Fjy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i"0]L5=P  
  { !' ;1;k);  
typedef Ret result_type; ,6N|?<26O  
} ; .T;:6/??1  
对于双参数函数的版本: $#2zxpr,  
o_=t9\:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /qf(5Bm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2;&K*>g&.  
  { B<^yT@Wc  
typedef Ret result_type; ITpo:"X g  
} ; )T2V< 3l  
等等。。。 w4I&SLm-b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bxU2.YC  
e3T&KyPm?+  
template < typename Func > 5D9n>K4|  
struct func_return yE+Wb[H[  
  { l 1C'<+2j!  
template < typename T > 4G ? Cu,$  
  struct result_1 jTSN`R9@  
  { ] {sx#|_S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5t('H`,2  
} ; wAt|'wP :  
K;uO<{a)r  
template < typename T1, typename T2 > ]Q8[,HTG  
  struct result_2 (}!xO?NA(  
  { [Q0n-b,Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ui:WbH<b{  
} ; 7dxe03h  
} ; ohLM9mc9  
,#/%Fn%T  
ERka l7+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LpV2XL$p>#  
/J@<e{&t~  
template < typename Func, typename aPicker > D5Z@6RVt  
class binder_1 ,1|Qm8O  
  { ICvl;Q  
Func fn; ! !KA9mP  
aPicker pk; 8D]&wBR:  
public : ab-z 7g  
`#g62wb,HY  
template < typename T > ~-J!WC==U  
  struct result_1 d+m}Z>iQ1O  
  { }Mv$Up  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u)X]]6YJ  
} ; +Oxw?`I$  
0gevn  
template < typename T1, typename T2 > -!bfxbP  
  struct result_2 4`X]$.  
  { 6y0CEly>3#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *(+*tj cWa  
} ; v?Ds|  
vz~`M9^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]cmq  
"z8iuF  
template < typename T > FN+x<VXo(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TWU[/ >K  
  { r$Tu``z \  
  return fn(pk(t)); qpEK36Js  
} XJSI/jpa@  
template < typename T1, typename T2 > &m PR[{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;#/Uo8  
  { L\cb Y6b  
  return fn(pk(t1, t2)); !_P-?u  
} #{8t ?v l  
} ; /z)H7s+  
r9 5hW  
U,g)N[|  
一目了然不是么? |a|##/  
最后实现bind .wpp)M.w;H  
.Ce0yAl~  
a#pM9n~a  
template < typename Func, typename aPicker > =".sCV9"N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dug{)h_2  
  { AqZ()p*z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )x<oRHx]  
} hy}n&h  
n/ CP2A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SHA6;y+U/~  
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。 6uu49x_^L4  
p=T6Ix'_2e  
十一. phoenix BD_"w]bqD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -)pVgf  
G<m6Sf  
for_each(v.begin(), v.end(), ~a ]R7X7  
( (>,}C/-UG  
do_ O<\h_   
[ qK jUp"  
  cout << _1 <<   " , " ).i :C(|  
] K&IHt?vh!  
.while_( -- _1), Y$4dqn  
cout << var( " \n " ) E%&E<<nhZ  
) rvUJ K,oE  
); ?l?_8y/ww  
4_KRH1  
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: FdE9k\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 G0mvrc-(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lxh}N,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D>6vI  
*7`amF-  
"t >WM  
template < typename Cond, typename Actor > rx\f:-3g  
class do_while $=ua$R4Z+  
  { jQ X9KwSP  
Cond cd; Egm-PoPe  
Actor act; X B[C&3I  
public : J,_IHzO~Z  
template < typename T > @"vTz8oY@  
  struct result_1 q6T>y%|FZ  
  { Pm=i(TBS/  
  typedef int result_type; q+1SU6x'm  
} ; 52v@zDY  
A5 <T7~U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nK>D& S_!  
(@3?JJ]1  
template < typename T > hNL_ e3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wg[ThaZ  
  { p8X$yv  
  do  $1.l|  
    { )%Lgo${[;  
  act(t); HI!bq%TZ4  
  } dx)v`.%V  
  while (cd(t)); 3F\UEpQ  
  return   0 ; w@$_2t  
} `XK+Y  
} ; &?0hj@kd~  
[h@MA|  
NB .&J7v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z*kZUx7I<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |n %<p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *OR(8;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |7:{vA5  
下面就是产生这个functor的类: _Z3_I_lW  
V?C_PMa  
?{KC@c*c  
template < typename Actor > W<OO:B.ty  
class do_while_actor {3kI~s  
  { 3=Va0}#&  
Actor act; i= s>a;*#  
public : JNSH'9!n6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1+NmiGKg  
A]%hM_5s  
template < typename Cond > h@D</2>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S X6P>:`  
} ; b1t7/q  
Z<~^(W7h  
Nbm=;FHB`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c[E>2P2-_  
最后,是那个do_ MnT+p[.  
jY8u1z  
h| ]BA}D  
class do_while_invoker Jm {~H%  
  { R:FyCT_,  
public : *l\vqgv.Z  
template < typename Actor > %{K6   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u9^R ?y  
  { sAKQ.8$h*  
  return do_while_actor < Actor > (act); }hX"A!0  
} t.tdY  
} do_; "Qxn}$6-  
:O{oVR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aShZdeC*f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i4*!t.eI  
最后来说说怎么处理break和continue o]@g%_3X  
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。 m8ydX6~max  
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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