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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bIX'|=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JOR ? xCc  
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, *zf@J'  
nA!Xb'y&  
) <lpI';T  
E^RPK{zO  
  class filler :HJ@/ s!J  
  { ][ ,NNXrc&  
public : :s Mc}k?9S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zF& >1y.$  
} ; # j=r  
K3c(c%$<R  
Oy @vh>RY  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =<_ei|ME  
~7N>tjB  
Ik92='Z  
CoZXbTq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <2\4eusk  
LPg1G+e  
@Ju!|G9z/p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NwK(<dzG  
)$# Ku2X  
QQd%V#M?  
*@M7J  
二. 战前分析 SqiLp!Y`  
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。 /1Xji 0LK  
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 L @b8,  
91Cg   
qU'O4TWZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |_Y[93 1<  
  /* --------------------------------------------- */ &"90pBGK  
vector < int *> vp( 10 ); W6Os|z9&|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G8JwY\  
/* --------------------------------------------- */ }F*u 9E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '' @upZBJ  
/* --------------------------------------------- */ 8a\ Pjk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8:BPXdiK  
  /* --------------------------------------------- */ n ..9F$a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [@Db7]nG  
/* --------------------------------------------- */ e[3 rz%'Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x*)@:W!  
~(TS>ck@  
;K'1dsA  
bd n{Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: B:YUb{CJ  
1._1, _2是什么? zLG5m]G4D  
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。 8Nr,Wq  
2._1 = 1是在做什么? y6[^I'kz  
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。 JsOu *9R  
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。 Eua\N<!aai  
n3-2;xuNKE  
K%Sy~6iD&  
三. 动工 =Vgj=19X(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xK`.^W  
Unl6?_  
@wWro?s'p  
[:HT=LX3  
template < typename T > ]-o0HY2  
class assignment GEg8\  
  { 9(%ptnya  
T value; &Rgy/1  
public : /4\!zPPj.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Y:~'&U|  
template < typename T2 > oGzZ.K3 A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y;N[#hY#CD  
} ; 0Ey*ci^ue  
a7#J af  
lx<]v^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $7{V+>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zWxKp;.  
XgUvgJ  
s)q;{wz  
W&[}-E8<Y  
  class holder {`0GAW)q  
  { Ly?yW S-x  
public : /? n 9c;w  
template < typename T > @0`Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lZTD>$  
  { wL]7d3t  
  return assignment < T > (t); n<;T BK  
} sF?N vp  
} ; .7-Yu1{2  
f Q.ea#xh^  
cGw*edgp6  
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: v%|()Z0  
2nOoG/6 E  
  static holder _1; K (yuL[p`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0:^L>MO  
> m GO08X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K[ZgT$zZ  
而不用手动写一个函数对象。 iVM{ L  
oI9Jp`  
4C&L%A  
p<*\f  
四. 问题分析 jV^Dj  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %?lPS  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Hh=D:kE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QE7 r{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >= Hcw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 36D-J)-Z  
;|v6^2H"  
五. 问题1:一致性 W! FmC$Kc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8H_3.MK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Q^@ !hu  
;8UHnhk_O  
struct holder ?U]/4]  
  { yi3@-  
  // 'z\K0  
  template < typename T > y: @[QhV  
T &   operator ()( const T & r) const vVF#]t b|  
  { 4*9y4"  
  return (T & )r; rm*Jo|eH`  
} G0Wzx)3]  
} ; N1ZHaZ  
F kas*79  
这样的话assignment也必须相应改动: $smzP.V  
&$fe%1#  
template < typename Left, typename Right > 2 @g'3M  
class assignment C !81Km5  
  { SGMLs'D   
Left l; 5gWn{[[e)y  
Right r; =:(8F*Q  
public : 4NxtU/5-sU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @p jah(i`  
template < typename T2 > 5H#3PZaQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \HF h?3-g  
} ; >\b=bT@iM  
2s,wC!',  
同时,holder的operator=也需要改动: ( q^umw  
W`] ,  
template < typename T > 8Pklw^k   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !8]W"@qb  
  { G0$ 1"9u\w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gnmj-'x  
} 6C>x,kU  
6o&{~SV3  
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。 FA\gz?h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }2M2R}D  
`P9vZR;  
return l(rhs) = r; Y;>0)eP  
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。 93:s[b mx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H@er"boi  
+O:Qw[BL/Z  
template < typename Tp > @= )_PG  
class constant_t Ftj3`Mu  
  { S~`& K  
  const Tp t; u79.`,Ad&  
public : }9e4?7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "2(4?P  
template < typename T > JI5?, )-St  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^lB'7#7  
  { q%#dx4z&  
  return t; ciI;U/V  
} ZbCu -a{v  
} ; DGdSu6s$  
-8Z%5W`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^r73(8{)  
下面就可以修改holder的operator=了 vWI9ocl`W  
9}t2OJS*h"  
template < typename T > LOi5 ^Um|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z= vfP%  
  { d$g-u8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \(jSkrrD  
} IZeWswz  
GEy^*, d  
同时也要修改assignment的operator() F?e_$\M  
<LQwH23@  
template < typename T2 > R`Hyg4?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -uN5 DJSW  
现在代码看起来就很一致了。 LX4S}QXw  
_OP75kv  
六. 问题2:链式操作 h9LA&!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %v:9_nwO)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 | "DQ^)3Pi  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q u2W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QNzI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =dUeQ?>t=  
Ix ! O&_6s  
template < typename T > i;`r zsRb  
struct result_1 em<(wJ-Y  
  { ^.Vq0Qzy]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TIlcdpwXf  
} ; lM"@vNgK  
K[PIw}V$?:  
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: \MQ|(  
Rer\='  
template < typename T > UyBI;k^]  
struct   ref W"YFx*W  
  { t.c XrX`k  
typedef T & reference; zS18Kl  
} ; j*<H18^G  
template < typename T > v7T05  
struct   ref < T &> #rqLuqw  
  { E"&fT!yi  
typedef T & reference; z '3  
} ;  #-1 ;  
N|?"=4Z?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l~Hs]*jm  
5`*S'W}\>  
template < typename T > K+TRt"W8&s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dGMBgj  
  { I0sd%'Ht?  
  return l(t) = r(t); Hq"i0X m  
} ,95Nj h  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =K~<& l8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BZ<Q.:)  
4]u53`  
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 NMM0'tY~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rq Dre`m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E(*RtOC<W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L;H(I@p(e  
最后的布局是: 7NV1w*> /  
                Add L|EvI.f  
              /   \ 4!,x3H'  
            Divide   5 O8"kIDr-  
            /   \ L+7L0LbNU  
          _1     3 TB\#frG  
似乎一切都解决了?不。 (S* T{OgO  
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。 uj,YCJ8UZs  
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。 *KN'0Z@W  
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: ZGf R:a)wc  
3|8\,fO?  
template < typename Right > qd(C%Wk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oOUL<ihe?  
Right & rt) const ,1EyT>  
  { u;H SX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Eb{Zm<TP  
} Tn< <i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uV`r_P  
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。 m!SxX&m"G  
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。 v#{Sx>lO  
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。 C:xg M'~+  
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。 lt`(R*B%  
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? a` A V  
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: W~2`o*\l  
wZ6LiYiHl  
template < class Action > |jH- bm  
class picker : public Action kL\ FY  
  { S*VG;m #  
public : ?%dsY\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *,q ?mO  
  // all the operator overloaded C;];4[XR  
} ; d5T M_ C  
b1JXC=*@  
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。 p;zV4uSv  
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:  0eUK'   
=v]\{ .  
template < typename Right > Z5/^pyc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <]xGd!x$  
  { _>+!&_h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q@8Jc[\d  
} N]udZhkn  
AE? 0UVI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / E}L%OvE  
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。 jU.z{(s  
d*$$E  
template < typename T >   struct picker_maker /#lhRNX  
  { T'B43Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]=!wMn**  
} ; ?~c=Sa-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W{:^P0l  
  { /I}#0}  
typedef picker < T > result; :_V9Jwu  
} ; ~o_0RB  
>uT,Z,7O  
下面总的结构就有了: ,|6 O}E&  
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。 FFX-kS  
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。 6U~AKq"+f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 67/JsL  
至此链式操作完美实现。 no_;^Ou?  
&0cfTb)dG  
;]!QLO.bs^  
七. 问题3 k8IhQ{@  
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。 sh;DCd  
_W]R|kYl$'  
template < typename T1, typename T2 > (37dD!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t66Cx  
  { }#):ZPTs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YbAa@Sq@  
} '/M9V{DD88  
Wd "<u2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l7#5.%A  
VZuluV  
template < typename T1, typename T2 > !*Ex}K99  
struct result_2 E| eEAa  
  { BV)o F2b:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Q[j;f   
} ; q_iPWmf p*  
Z 0&=Lw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8'XAZSd(  
这个差事就留给了holder自己。 z5.Uv/n\1  
    v2eLH:6  
:jL>sGvBv  
template < int Order > "?9rJx$  
class holder; ;B*im S10  
template <> `%S 35x9  
class holder < 1 > -wr#.8rzTT  
  { "3Y(uN  
public : wr);+.T9R  
template < typename T > |pLx,#n  
  struct result_1 (~S=DFsP  
  { lRA=IRQ]  
  typedef T & result; s1 mKz0q  
} ; >u?m Bx  
template < typename T1, typename T2 > +/O3L=QyJ  
  struct result_2 (U@Ks )  
  { _EPfeh;  
  typedef T1 & result; 9r2l~zE  
} ; RvQa&r5l  
template < typename T > @vyq?H$U;N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YoDL/  
  { g{ ()   
  return (T & )r; phCItN;  
} aF8'^xF  
template < typename T1, typename T2 > ZZ'5BfI"I%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2F7(Y)  
  { +G: CR,Z>+  
  return (T1 & )r1; 6_mkt|E=  
} i?{)o]i  
} ; KXrZ:4bg  
 iYaS  
template <> *Wj]e%  
class holder < 2 > N!~O~ Eo3  
  {  zSd!n  
public : Ww=^P{q\  
template < typename T > ~fnu;'fN  
  struct result_1 N 2XL5<  
  { 4og/y0n,l"  
  typedef T & result; JjMa   
} ; i}Q"'?  
template < typename T1, typename T2 > W 6c]a/  
  struct result_2 njxfBA:  
  { ^sVr#T  
  typedef T2 & result; k~%j"%OB  
} ; wK]p`:3  
template < typename T > {,+{,Ere  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8sus$:Ry  
  { _DouVv>  
  return (T & )r; Q{[l1:  
} 6 2:FlW>  
template < typename T1, typename T2 > !jWE^@P/B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s$gR;su)g  
  { ,ZV>"'I:  
  return (T2 & )r2; ?lca#@f(  
} AZ.$g?3w  
} ; WAt= T3  
-I ?8\  
I+{2DY/}  
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> >。 WQ+ xS!ba  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  CK+t6Gp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xlcL;e&^P  
x^zw1e,y  
return l(i, j) = r(i, j); ;\g0* b(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "5HSCl$r%  
oRZ98?Y\B  
  return ( int & )i; "wy2u~  
  return ( int & )j; j:2TicHDC  
最后执行i = j; s_;o1 K0  
可见,参数被正确的选择了。 k{F]^VXQ  
B#DnU;=O#+  
(kTu6t*  
5pT8 }?7  
j7BLMTF3v  
八. 中期总结 9OYyR  
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: YP Qix  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a]/KJn /B(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i E?yvtr8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b>2{F6F  
ZkJLq[:cM  
VqUCcT  
B*(BsXQLY  
M5a&eO  
@O`T|7v  
九. 简化 uUiS:Tp]  
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。 9=q&SG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [l/!&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: dVs=*GEl9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O DEFs?%'  
  +-*/&|^等 ~&aULY?)]  
2. 返回引用。 7gcR/HNeF  
  =,各种复合赋值等 = GyABK  
3. 返回固定类型。 &]h`kvtBC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d6a3\f  
4. 原样返回。 z/]]u.UP  
  operator, $1$0M  
5. 返回解引用的类型。 M1]}yTCd  
  operator*(单目) R< L =&I  
6. 返回地址。 <+-=j  
  operator&(单目) n2 can  
7. 下表访问返回类型。 q9wObOS$  
  operator[] *c\XQy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 boI&q>-6Re  
  operator<<和operator>> DaQ+XUH?  
jGi{:}`lB  
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。 0l3[?YtXc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %AN,cE*  
L+S)hgUH  
template < typename Left > UEx13!iFo  
struct value_return 1>uAVPa  
  { -g."{|  
template < typename T > TQu.jC  
  struct result_1 =w* 8   
  { =;4K5l{c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1c{m rsB  
} ; }N} Js*  
2-DG6\QX|  
template < typename T1, typename T2 > U)xebU.!S  
  struct result_2 }h sNsQ   
  { DZ @B9<Zz{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $KQ q~|  
} ; O,Tp,w T  
} ; == E8^jYJw  
Xt:$H6 y  
lu00@~rx/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -wrVEH8  
Qd~z<U l  
下面我们来剥离functor中的operator() \vJ0Mhk1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S6}_N/;6~  
|{Ex)hkw  
return l(t) op r(t) x|yJCs>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EjFn\|VK  
return op l(t) ",&QO 7_  
return op l(t1, t2) F b?^+V]9  
return l(t) op (3K3)0fy  
return l(t1, t2) op &l0K~7)b  
return l(t)[r(t)] g^Hf^%3xP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qTK(sW  
%W8iC%~  
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: o">~ObR  
单目: return f(l(t), r(t)); M(nzJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ?HRS*  
双目: return f(l(t)); "-djA,`  
return f(l(t1, t2)); SswcO9JCX3  
下面就是f的实现,以operator/为例 &TY74 w*  
*RxJ8.G  
struct meta_divide 1a/C(4 _k  
  { 2Mk;r*FT  
template < typename T1, typename T2 > 2 F>Y{3&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bZ1*:k2  
  { 7)]boW~Q  
  return t1 / t2; AmHj\NX$  
} (~eS$8>.  
} ; 6lCpf1>6@  
jC_'6sc`  
这个工作可以让宏来做: 24nNRTI  
:o' |%JE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wgIm{;T[u  
template < typename T1, typename T2 > \ #Lpw8b6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  [Q{\Ik  
以后可以直接用 ZM})l9_o"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \c<;!vkZ04  
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 U+*l!"O,  
(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。。。) VsJ+-IHm  
1Xo0(*O  
(D%vN&F  
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 kmc_%Wm}  
F{;#\Ob  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]:#=[ CH  
class unary_op : public Rettype T 5Zh2Q@  
  { +Eh.PWEe  
    Left l; bS;_xDXd  
public : McN[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r}&&e BY f  
FJDC^@Ne  
template < typename T > J{^md0l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mib .,J~  
      { eM_;rMCr}  
      return FuncType::execute(l(t)); [:.wCG5  
    } _\KFMe= PV  
Dc@O Mr  
    template < typename T1, typename T2 > 5"@>>"3U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Y@shf;  
      { ~9 .=t'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7tXy3-~biz  
    } l>K+4  
} ; 1R3,Z8j'  
`v!. ,Yr  
% Y%r2  
同样还可以申明一个binary_op p~@,zetS  
h\UKm|BZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lwq:0Rj@Q  
class binary_op : public Rettype  s[{[pIH  
  { nf^?X`g  
    Left l; S?d<P  
Right r; kW)3naUf<  
public : }ofb]_C,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g}v](Q  
l<w7 \a6  
template < typename T > o[cOL^Xd1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const La )M  
      { 9tJ0O5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #0r~/gW  
    } RbL?(  
,Q56A#Y\  
    template < typename T1, typename T2 > @KK6JyOTQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {/]2~!  
      { v']_)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oh< -&3Jn  
    } P !i_?M  
} ; gMI%!Y  
fr/EkL1Dl  
):'wxIVGI  
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 86OrJdD8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U;#KFZ+~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Gjpc>d  
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。 ?{qUn8f2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g %mCg P  
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。。。 )]j3-#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (DO'iCxlNh  
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) UsyNn39  
下面是修改过的unary_op Ob/)f)!!  
y017 B<Ou  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6?F88;L  
class unary_op &N^~=y^`C'  
  { 3_)I&RM  
Left l; oj djy#:  
  UON=7}=$&  
public : = g{I`u  
%PYO9:n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :s_> y_=g  
K>DN6{hnV;  
template < typename T > Cq!eAc  
  struct result_1 FE\E%_K'n7  
  { kw$ 7G1Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~{I.qv)>M~  
} ; d <}'eBT'  
kM506U<g  
template < typename T1, typename T2 > TI DgIK  
  struct result_2 vW=-RTRH  
  { Qp:I[:Lr;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xn3 _ ED  
} ; i]r(VKX  
)$:1e)d  
template < typename T1, typename T2 > eL SzGbKf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ma|4nLC}  
  { t,7%| {  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y/5M)AyJt  
} G1z*e.+y  
Xj\ToO  
template < typename T > :cC$1zv@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q]K` p(  
  { ,,{;G'R|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~A=zjkm  
} U*[E+Uq}:N  
@GN2v,WA?  
} ; 0SL{J*S4[#  
v8ap"9b  
lD,2])>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug J 6KHc^,7  
好啦,现在才真正完美了。 *DPX4 P  
现在在picker里面就可以这么添加了: <IZt]P  
7.h{"xOx{  
template < typename Right > Ljd`)+`D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |/gt;H~:  
  { ~</FF'Xz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !1)aie+p6  
} ",b:rgpRp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Dx-P]j)4x  
x]c8?H9,&  
Ocdy;|&  
yl-:9|LT  
}/a%-07R  
十. bind ,R[$S"]!SH  
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。 UGPDwgq\v  
先来分析一下一段例子 Vu5?;|^:  
:oIBJ u%/  
%)lp]Y33  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3IMvtg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [ \_o_W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :.x(( FU  
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。 "|8oFf)l@B  
我们来写个简单的。  aO&U=!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5%Qxx\q  
对于函数对象类的版本: *2zp>(%  
BmX'%5ho  
template < typename Func > a#j,0FKv  
struct functor_trait IIR+qJ__|  
  { \(Sly&gL  
typedef typename Func::result_type result_type; x?wvS]EBg  
} ; H3rA ?F#+*  
对于无参数函数的版本: =p@`bx  
XZ%,h  
template < typename Ret > ]rlZP1".  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^~H}N$W"-q  
  { eg;7BZim{  
typedef Ret result_type; O@Aazc5K  
} ; &ys>z<Z  
对于单参数函数的版本: Q>{$Aqc,e  
b&rBWp0#  
template < typename Ret, typename V1 > ps{4_V-3u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K}l3t2uk  
  { = 7y-o  
typedef Ret result_type; yLC[-.H  
} ; |o5eG><  
对于双参数函数的版本: [inlxJD  
>-MnB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WN'AQ~qA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $@z77td3  
  { U?0|2hR~  
typedef Ret result_type; H+[?{+"#@l  
} ; 1 (<n^\J(  
等等。。。 Wu][A\3D1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZE=sw}=  
+KTfGwKt  
template < typename Func > 7%^G ]AFi  
struct func_return JH.XZM&  
  { P)Adb~r  
template < typename T > h[remR# 3\  
  struct result_1 PF~@@j  
  { kk=n&M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZsP^<  
} ; k$kE5kh,S  
HgQjw!  
template < typename T1, typename T2 > At.& $ t  
  struct result_2 mo| D  
  { 5T;LWS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ahl|N`  
} ; gnp.!-  
} ; t=P+m   
qd0G sr}j  
/!H24[tnk1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y[ dB mTY  
Orq/38:4G  
template < typename Func, typename aPicker > u n v:sV#b  
class binder_1 `jE[Xt"@  
  { \ja6g  
Func fn; ..`c# O&  
aPicker pk; 1ubu~6  
public : hV7EjQp  
| 1B0  
template < typename T > #*.!J zOg  
  struct result_1 ^OY$ W  
  { }WsPuo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M}|(:o3Yo  
} ; 07.p {X R  
%],BgLhS.  
template < typename T1, typename T2 > )O[8 D  
  struct result_2 ?IGp?R^j"  
  { 2|,$#V=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nd' D0<%  
} ; p.W7>o,[w  
oywiX@]~7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [piK"N  
!4p{ b f  
template < typename T > Kki(A 4;7F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pz^S3fy  
  { v^&HZk=(  
  return fn(pk(t)); #ZZe*B!s_  
} 'Dfs&sm  
template < typename T1, typename T2 > p\[!=ZXFr\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5HbHJ.|r  
  { &y_t,8>5  
  return fn(pk(t1, t2)); ?\\wLZ  
} 8-G )lyfj  
} ; Q6(~VvC-  
Y(,RJ&7  
M ygCg(h  
一目了然不是么? Gpu[<Z4  
最后实现bind s,_+5ukv  
K28L(4)  
%B@NW2ZQ[  
template < typename Func, typename aPicker > P`Zon  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u$JAjA  
  { "Da 1BuX\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kQ=bd{a6  
} aqSOC(jU  
~ikp'5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7@{%S~TN  
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。 |Y"XxM9  
XoyxS:=>|[  
十一. phoenix :cA P{rSe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C@-Hm  
8>x5|  
for_each(v.begin(), v.end(), [],[LkS  
( EeYL~ORdi  
do_ CAc]SxLh  
[ AON |b\?  
  cout << _1 <<   " , " ~?NCmU=3  
] 8ve-g\C8 H  
.while_( -- _1), v o:KL%)  
cout << var( " \n " ) >"/TiQt  
) vJ0v6\  
); B>i%:[-e  
G4i%/_JU  
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: bm;iX*~  
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 $@VJ@JAe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OXLB{|hH80  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2]fTDKh  
tM5(&cQ!d  
z 4}"oQk:r  
template < typename Cond, typename Actor > *$7^.eHfdd  
class do_while %ZRv+}z  
  { Z*Ffdh>*:&  
Cond cd; :+ YHj )mN  
Actor act; TD\TVK3P  
public : .EhC\QpP  
template < typename T > f?Ex$gnI  
  struct result_1 2@(+l*.Q  
  { *c#DB{N  
  typedef int result_type; |e8A)xM]wC  
} ; (U5XB [r_P  
ZvuY] =^3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5^uX!_ r`  
_U}|Le@ e  
template < typename T > 5{-Hg[+9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M0m%S:2  
  { og$dv 23  
  do yMW3mx301j  
    { -}@C9Ja[?  
  act(t); ,% yC4  
  } +!@xH];  
  while (cd(t)); h6~xz0,u  
  return   0 ; =)y$&Ydj  
} g,E)F90  
} ; v0r:qku  
C=c&.-Nb9  
J*g<]P&p0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O#tmB?n*  
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。 tln}jpCw  
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。 <c@dE  
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。 4PSbr$  
下面就是产生这个functor的类: Gad&3M0r  
[]\-*{^r  
]UO zz1   
template < typename Actor > MeD/)T{G~  
class do_while_actor ft8  
  { ++2a xRl  
Actor act; qw4wg9w5p  
public : wB8548C}-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =YYqgNz+\w  
2s2KI=6  
template < typename Cond > :SFf}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x^3K=l;N  
} ; }f> 81[^  
H"+|n2E^  
H|s Iw:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F\+9u$=  
最后,是那个do_ j; /@A lZl  
SFWS<H(IN  
5UL5C:3R9  
class do_while_invoker `iuQ.I  
  { 3 } $9./+  
public : M|{KQ3q:9  
template < typename Actor > TbMlYf]It  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +SV!QMIg  
  { :^7_E&  
  return do_while_actor < Actor > (act);  K0*er  
} 6mZpyt  
} do_; 2QHu8mFU  
a"O9;&}; &  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g7%vI8Y)@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;rJ#>7K  
最后来说说怎么处理break和continue OwC{ Ad{  
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。 @zR_[s  
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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