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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MvWaB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _Gjk;|Sx<I  
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, km1~yQ"bH  
lAJxr8 .  
(3 #Cl 1]f  
0#S W!b|%  
  class filler K?zH35f$  
  { )l[M Q4vWW  
public : ;Mpy#yIU.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qe5U<3{JZ  
} ; j"|=C$Kn/  
!/3B3cG  
!cAyTl(_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \&iP`v`K  
`P8Vh+7u  
B&.FO O  
u( wGl_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 846$x$G4  
y?a Acn$  
3rcKzS7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X90J!  
r.>].~}4  
Z<SLc,]^  
JA'h4AXk  
二. 战前分析 V8HnUuz  
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。 ]):<ZsT  
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 5i1>I=N  
mqAWL:VvQ7  
{jho&Ai  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kMOpi =Z1  
  /* --------------------------------------------- */ &xY^OCt  
vector < int *> vp( 10 ); jlBanGs?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i]|Yg$  
/* --------------------------------------------- */ we;G]`@?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,XIz?R>;c  
/* --------------------------------------------- */ xg NJeQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K,bo VFs  
  /* --------------------------------------------- */ nZ@&2YPlem  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8&3V#sn'  
/* --------------------------------------------- */ '&gF>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gUpb4uN  
#z2rzM@/:  
IuOgxm~Y  
}f8Uc+  
看了之后,我们可以思考一些问题: u#V5?i  
1._1, _2是什么? `> ?ra-  
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。 C0 /g1;p(  
2._1 = 1是在做什么? Z6_N$Z.A  
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。 G-He" 4& $  
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。 DiEluA&w9  
'6xQT-sUih  
i 4%xfN  
三. 动工 S`"LV $8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @*Wh  
H*Kj3NgY  
E !a|Xp  
:w<V  
template < typename T > oA =4=`  
class assignment |iR T! ]  
  { ;3kj2}  
T value; E 2"q3_,,  
public : 1e>s{  
assignment( const T & v) : value(v) {} =7C%P%yt  
template < typename T2 > 8}FzZ?DRy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :L1dyVA{  
} ; HVP"A3}KC  
VGceD$<  
|ZCn`9hvn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i 2sN3it  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;B?DfWX  
%c [F;ug  
BwBm[jtP  
YQpSlCCo 3  
  class holder GF>'\@Th  
  { 7G\\{  
public : H'LD}\K l  
template < typename T > j8fpj{hp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0MkSf*  
  { ??i,Vr@)w  
  return assignment < T > (t); Q<KvBgmT  
} zj/!In  
} ; #ssN027  
g q}I[N  
wQiX<)O  
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: #SX8=f`K5  
.h& .K  
  static holder _1; ;}1xn3THCn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 baP^<w^  
c{&*w")J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w^#L9i'v'  
而不用手动写一个函数对象。 fuA&7gNC  
"7v@Rye  
2con[!U  
E6,4RuCK  
四. 问题分析 Z0*ljT5|  
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。 ;+tpvnV;]  
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。 GD:4"$)[o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :sP!p`dl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3Ezy %7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jWY$5Vq<H  
h~(D@/tB  
五. 问题1:一致性 !O#dV1wAa  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {fEwA8Ir  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H.W E6  
#Ap;_XcKw  
struct holder 5i-Rglo  
  { qpsv i.S  
  // L9@&2?k  
  template < typename T > qKE:3g35  
T &   operator ()( const T & r) const 9!Ar`Io2@  
  { \MmI`$  
  return (T & )r; ylB7*>[  
} m@Qt.4m%g  
} ; X5`AGyX  
r.T<j .\  
这样的话assignment也必须相应改动: +]|Z%;im  
;]w<&C!=  
template < typename Left, typename Right > Udc=,yo3Qm  
class assignment q~5 9F@  
  { oX DN+4ge  
Left l; )6w}<W*1E  
Right r; c= x,ijY "  
public : qt3PXqR7 :  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v\,N5  
template < typename T2 > ,i0b)=!o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~\cO"(y5:O  
} ; k~/>b~ .c  
RiTa \  
同时,holder的operator=也需要改动: }->.k/vc  
H{AMZyV0/d  
template < typename T > PI~1GyJr@;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0z[dl Hi  
  { k $f Gom  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TeWMp6u,r  
} x+h~gckLb  
1$2D O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t2V0lyeL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `$~Rxz Z g  
A 5+rd{k/  
return l(rhs) = r; JGFt0He]  
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。 =fYL}m5E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: je6CDFqw  
p[@5&_u(z  
template < typename Tp > < n:}kQTT  
class constant_t g >'p>}t  
  { v|ck>_" .  
  const Tp t; oP2fX_v1x  
public : !{82D[5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +dP L>R  
template < typename T > >^OC{~Az  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &%2*Wu;  
  { % ',F  
  return t; qA:#iJ8w  
} )$&dg2[  
} ; if)Y9:{r^  
k`{@pt.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #k$)i[aI-  
下面就可以修改holder的operator=了 X/; p-KX  
ZKz,|+X0G  
template < typename T > Cv*x2KF G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2iU7 0(H  
  { VN 'Wq7>6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~fa(=.h  
} N 6T{  
M^7MU}5w  
同时也要修改assignment的operator() rFZrYm  
ooj~&fu  
template < typename T2 > ?+t1ME|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8LI-gp\ 2  
现在代码看起来就很一致了。 {Rear 2  
JI/_ce  
六. 问题2:链式操作 CAU0)=M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0vGyI>  
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。 97,rE$bC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 20TCG0% x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bpkwn<7-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lg}HGG  
D-U<u@A4  
template < typename T > ,=~z6[  
struct result_1 gUAxyV  
  { ]O TH"*j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E_1="&p  
} ; TS"D]Txs  
{3Y )rY!z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]}mxY vu_i  
,zQOZ'^  
template < typename T > M('d-Q{B7L  
struct   ref y#<MV H  
  { H2r8,|XL  
typedef T & reference; @-)tM.8~  
} ; DOQc"+  
template < typename T > !>(RK"KWq]  
struct   ref < T &> #u5~0,F  
  { a1.|X i'/z  
typedef T & reference; 8CC/BOe  
} ; ,SScf98,j  
u=&Bmn_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -z:&*=  
RkuuogZ  
template < typename T > 9]>iSG^H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d"U(`E=H9  
  { #g5^SR|qE  
  return l(t) = r(t); o\`>c:.  
} {S<>&?XB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8yW oPm<A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %>WbmpIyc  
e9^2,:wLB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1P]de'-`j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J.R AmU<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '(#g1H3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .9|u QEL  
最后的布局是: 3_`szl-  
                Add l12$l<x&M  
              /   \ (X6sSO  
            Divide   5 ~JuKV&&}K  
            /   \ .1QgK  
          _1     3 3|rn] yZ  
似乎一切都解决了?不。 . -"E^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。 (shK  
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。 >?YNW   
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: {6d b{ ay_  
-Y:ROoFOZ  
template < typename Right > |c2v%'J2G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8@M'[jT  
Right & rt) const N8!TZ~1$  
  { vtMJ@!MN;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]]cYLaq(  
} bO<0qM~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S^cH}-+  
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@Y WO?L  
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。 0ZC,BS`D^  
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。  uu%?K@Qq  
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。 1Xyp/X2rI  
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? |z^pL1Z]5  
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: y1BgK>R  
|*,jU;NI  
template < class Action > (_9|w|(  
class picker : public Action =!ac7i\F  
  { f]d!hz!  
public : Jbp5'e _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (Btv ClZ  
  // all the operator overloaded y~F<9;$=  
} ; >Jm"2U}lZW  
4?/7 bc  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 cCxi{a1uo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >]}yXg=QK+  
idJh^YD  
template < typename Right > "]t>ZT:OJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IX?ZbtdX$`  
  { }`9`JmNM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C$#W{2x%6  
} GJ}.\EaAJ  
w}M3x^9@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LW39YMw<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 LxT rG)4  
[BBpQN.^q6  
template < typename T >   struct picker_maker (3md:r<-  
  { Zj-BuE&@f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A1*4*  
} ; Q-zdJt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l_v*7d  
  { Yb=6C3l@  
typedef picker < T > result; wk 02[  
} ; E '%lxr  
[[qwaI  
下面总的结构就有了: CW:gEm+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KtTza5aF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HR3_@^<7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bZ# X 9fT  
至此链式操作完美实现。 'Kis hXOn]  
IM ad$AKc  
JJl7JwSTW  
七. 问题3 2q %K)h  
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。 :HW>9nD.  
WF/l7u#4i  
template < typename T1, typename T2 > \8"QvC]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;aK.%-s-Z  
  { W@B7yP7Rz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \>)f5 gV@  
} Sl.o,W^  
Ko}2%4on  
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: K&UE0JO'  
B <+K<,S  
template < typename T1, typename T2 > M}!A]@  
struct result_2 3c u9[~K  
  { PV,"-Nv,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JIUtj7 HQ  
} ; >%c*Xe  
b|ZLX:  
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? Lh 9S8EU  
这个差事就留给了holder自己。 d,R6` i  
    L#j |2H|  
+5*vABvCu  
template < int Order > y`b\;kd  
class holder; + v[O  
template <> y~p4">]  
class holder < 1 > Dq`~XS*  
  { <bdyAUeFw  
public :  9d"5wx  
template < typename T > Z}[xQ5  
  struct result_1 ZT9IMihV  
  { Ofm5[q=  
  typedef T & result; pb$fb  
} ; $WNG07]tU  
template < typename T1, typename T2 > q2!'==h2i  
  struct result_2 .&chdVcxyS  
  { rB evVc![  
  typedef T1 & result; L*O>IQh2  
} ; XTj73 MWY  
template < typename T > k6J\Kkk(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +=, u jO:  
  { S$K}v,8.sr  
  return (T & )r; M]B3vPA/v  
} }Z-I2 =]  
template < typename T1, typename T2 > taCCw2s-8*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /:Y9sz uW`  
  { F; a3  
  return (T1 & )r1; vpafru4  
} WFj*nS^~l  
} ; DoG%T(M!a9  
ss; 5C:*y  
template <> P/`m3aSzX.  
class holder < 2 > `r]TA]D R  
  { )]A9~H  
public : y.fs,!|%@  
template < typename T > &9@gm--b:  
  struct result_1 _vIO !*h0  
  { fkBLrw  
  typedef T & result; k<,u0  
} ; &GU@8  
template < typename T1, typename T2 > 3q CHh  
  struct result_2 +',^((o  
  { `x4E;Wjv  
  typedef T2 & result; .ujj:>  
} ; 'g]=.K+@}  
template < typename T > Q,n4i@E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `+^sW#ki  
  { 4 iKR{P6  
  return (T & )r; I <xy?{s  
} qM*S*,s  
template < typename T1, typename T2 > CfY7<o1>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O8$~*NFJf  
  { Ft$^x-d  
  return (T2 & )r2; a6qwL4  
} .}~$1QKS  
} ; vQy$[D*  
!Z-9tYO  
enPLaiJ'|q  
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> >。 94+/wzWvi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W'V@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >"bnpYSe  
e^Aa!  
return l(i, j) = r(i, j); jPpRsw>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eB7>t@ED  
S{ey@ X(  
  return ( int & )i; :Dt\:`(r'  
  return ( int & )j; RZe#|k+ 8  
最后执行i = j; HrDTn&/  
可见,参数被正确的选择了。 363cuRP  
CvP`2S\  
Liij{ahm  
/4^G34  
'}T;b}&s  
八. 中期总结 ;{]8>`im&4  
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: 2 mSD"[%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kc-Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #TIX_RXh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2k+= kt  
fMyE&#}z  
|@+8]dy:l  
[qW<D/@  
}}s8D>;G~  
N:OD0m%`)  
九. 简化 0Ux<16#  
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。 4uX,uEa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6mi$.' qP  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tnN'V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Tt`L(oF  
  +-*/&|^等 yS+ (<  
2. 返回引用。 q%DVDq( z  
  =,各种复合赋值等 Q5hb0O%a  
3. 返回固定类型。 g%X&f_@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7TnM4@*f  
4. 原样返回。 ;v%Q8  
  operator, g>UBZA4  
5. 返回解引用的类型。 c1PViko,>  
  operator*(单目) XynU/Go,  
6. 返回地址。 Zo'/^S  
  operator&(单目) ;x,+*%  
7. 下表访问返回类型。 kSB3KR;~n  
  operator[] "$]ls9-%n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -J{Dxz  
  operator<<和operator>> {3.*7gnY\L  
|OOXh[y  
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。 Td5bDO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v'h3CaA9j  
7Nd*,DV_  
template < typename Left > T=^jCH &  
struct value_return c]e`m6  
  { (%6(5,   
template < typename T > 4=~ 9v  
  struct result_1 *Ao2j;  
  { /tG5!l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B%TXw#|  
} ; @k_Jl>X  
ESn6D@"  
template < typename T1, typename T2 > p(~Y" H  
  struct result_2 yI3Q|731)  
  { JL?Cnk$!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 45?*:)l:  
} ; ||yXp2  
} ; R:]/{b4Uq  
1NuR/DO  
fS5GICx8R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hyJ ded&D  
79 TPg  
下面我们来剥离functor中的operator() +.S#=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J 5Wz4`'  
j?Cr31  
return l(t) op r(t) RP,A!pa@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c!tvG*{  
return op l(t) gTqeJWX9wP  
return op l(t1, t2) N-X VRuv  
return l(t) op s.VUd R"  
return l(t1, t2) op fEHh]%GT`  
return l(t)[r(t)] &7$,<9.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D/gd  
kuWK/6l4  
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: IRlN++I!  
单目: return f(l(t), r(t)); 6e-#XCR{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FYp|oD2=1  
双目: return f(l(t)); XC*uz  
return f(l(t1, t2)); ?H y%ULk  
下面就是f的实现,以operator/为例 '.]e._T  
, D exJ1  
struct meta_divide M4zX*&w.T  
  { 44'=;/  
template < typename T1, typename T2 > n33JTqX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1y},9ym  
  { ->#y(}  
  return t1 / t2; c_@XQ&DC`  
} =$^Wkau  
} ; eFt\D\XOW  
Z[a O_6L  
这个工作可以让宏来做: 8T8pAs0 p  
A)hq0FPp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %T`4!:vy  
template < typename T1, typename T2 > \ l5{(z;xM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .tZjdNE(h  
以后可以直接用 cYZwWMzp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wrz+2EP`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \Ku9"x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 'dmp4VT3  
"}S9`-Wd|  
[54@irH  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 IW5*9)N?  
A6{t%k~F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xy[4f=X}z  
class unary_op : public Rettype +CsI,Uf4*  
  { >v^2^$^u  
    Left l; Am>_4  
public : o,*folL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4y|xUO:  
cEDDO&u  
template < typename T > P]!LN\[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k)N2 +/  
      { u3Zzu\{  
      return FuncType::execute(l(t)); EO4" Z@ji  
    } E\{^0vNc  
Vpug"aR&_  
    template < typename T1, typename T2 > hg[l{)Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/7KL2*  
      { 2uvQf&,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9F2P(aS  
    } qWRNHUd  
} ; NWo7wVwc/c  
Ybs=W< -  
844tXMtPB\  
同样还可以申明一个binary_op vDu0  
tb-OKZq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uB5h9&57  
class binary_op : public Rettype p{mxk)A  
  { '#cT4_D^lI  
    Left l; uznoyj6g  
Right r; K$MJ#Zx^  
public : ;whFaQi 4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #JJp:S~`   
xFsB?d  
template < typename T > OoAr%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JVJ1Ay/be  
      { j33P~H~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *=-__|t  
    } Ee t+  
MZUF! B  
    template < typename T1, typename T2 > pm'@2dT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QOkE\ro  
      { l|@/?GaH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GibggOj2Q,  
    } ^}i5 0SG:y  
} ; xZ9}8*Q&:  
:GwSs'$O  
Vu|Br  
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 -V;0_Nx7p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )8 "EI-/.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 68&6J's;  
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。 O84v*=uA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !1a|5 xrn  
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。。。 b'Fx),  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (ybtXoQs  
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) ,? 0-=o  
下面是修改过的unary_op &xGfkCP.]  
L}e"nzTE6I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <B ]i80.  
class unary_op Dyouk+08x  
  { 1jUhG2y  
Left l; rZ8Y=) e  
  @\%)'WU  
public : 3PvZ_!G  
P`Hd*xh".j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w-0O j  
t6<sNz F&  
template < typename T > /XWPN(JC?  
  struct result_1 [#hl}q(P#  
  { W%cj39$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rj2r#{[  
} ;  Vq .!(x  
}%o+1 <=  
template < typename T1, typename T2 > c:?#zX  
  struct result_2 %vf2||a$BS  
  { v GR \GFm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'K;4102\  
} ; |l6<GWG+  
O]Ry3j  
template < typename T1, typename T2 > =E{{/%u{{S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9%3 r-U=  
  { F$6])F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dPH! V6r  
} VQNYQqu`[  
~`G;=ITo  
template < typename T > K\^&_#MG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /c_kj2& ]9  
  { XvA0nEi  
  return OpClass::execute(lt(t)); &{%S0\K Y  
} DK@w^ZW6JA  
e~t}z_>F  
} ; :"<B@Z  
6PzN>+t^y  
7/^TwNsv  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~q8V<@?  
好啦,现在才真正完美了。 Zv1Bju*y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7'{Yz  
sO{0hZkc  
template < typename Right > ~*' 8=D?)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }GoOE=rhY  
  { Cdt,//xrz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GqIvvnw@f  
} aV?}+Y{#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 skR, M=F~  
9aF..  
:bM$;  
~/|unV  
~P]HG;$?n  
十. bind -h G 9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 F)E7(Un`8  
先来分析一下一段例子 0'q(XB`i=  
H%01&u  
SVg@xu+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _ntW}})K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I(?|Ox9"?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ziLr }/tg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bn*{*=(|  
我们来写个简单的。 8)-t91hkL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vYMbson}  
对于函数对象类的版本: -aH?7HV}  
XY+aunLf  
template < typename Func > G"U>fwFuK  
struct functor_trait 2W"cTm  
  { QN}3S0  
typedef typename Func::result_type result_type; +3o)L?:g  
} ; D25gg  
对于无参数函数的版本: {o5K?Pb  
9A} kkMB:  
template < typename Ret > j0pvLZjM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :_~PU$%0  
  { k9_VhR|!  
typedef Ret result_type; ;GSFQ:m[  
} ; #a'x)$2;R|  
对于单参数函数的版本: [#Nx>RY  
]:E! i^C`Z  
template < typename Ret, typename V1 > ?CUp&L0-"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :S+U}Sm[  
  { ?^yh5   
typedef Ret result_type; uu@'02G8  
} ; YW$x:  
对于双参数函数的版本: B 1d%#  
}d~FTre  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @8<uAu%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L"[wa.<  
  { 1&@wb'MBs.  
typedef Ret result_type; "mP*}VF  
} ; /qkIoF2  
等等。。。 X,!OWz:[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy se n{f^U  
~gi( 1<#  
template < typename Func > L$TKO,T  
struct func_return >e$^# \D  
  { h4B#T'b  
template < typename T > TNFm7}=  
  struct result_1 L$u&~"z-  
  { { Sliy'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aD/,c1  
} ; <R~~yW:H  
*Xt c`XH  
template < typename T1, typename T2 > 0p>:rU~  
  struct result_2 -{:Lx E  
  { FvI0 J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dVmAMQk.g  
} ; {u_k\m[Y  
} ; 4|Gs(^nU  
|7'yk__m  
}PIGj}F/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9}qfdbI  
c7nk~K[6  
template < typename Func, typename aPicker > }rMpp[  
class binder_1 G4exk5  
  { pXT$Y8M  
Func fn;  0[!gk]p  
aPicker pk; lRATrp#T  
public : ^SSOh#  
CTbhwY(/  
template < typename T > @#--dOWYR  
  struct result_1 agxSb^ 8tF  
  { L^al1T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H'h4@S  
} ; =3v 1]7 X  
b{|/J<Fe  
template < typename T1, typename T2 > >/HU'  
  struct result_2 /glnJ3   
  { U`nS` p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |e-+xX|;  
} ; SSsQu^A  
uuK]<h*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d>"$^${  
HAUTCX  
template < typename T > h,6S$,UI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >RqT7n8h  
  { y:[VRLo  
  return fn(pk(t)); I^\bS  
} bb :|1D  
template < typename T1, typename T2 > nIqY}??  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ttq< )4  
  { -^xKG'uth  
  return fn(pk(t1, t2)); J!fc)h  
} cLko  
} ; 'S D|ObBY  
Y <i}"eI*  
-MW(={#   
一目了然不是么? Y./}zCT  
最后实现bind RdVis|7o  
yb.|7U?/x  
D*r Zaqy  
template < typename Func, typename aPicker > t?H;iBrpxd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pB7Z;&9  
  { 8YLZ)k'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t5v)6|  
} GH+FZ (F  
*rFbehfH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )%@WoBRj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A8Z?[,Mq!  
kR~4O$riG  
十一. phoenix mF:s-+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ABe^]HlH  
!2M[  
for_each(v.begin(), v.end(), {ugKv?e ;  
( *9{Wn7pck/  
do_ %TTL^@1!b  
[ {*Wwu f.  
  cout << _1 <<   " , " {2*l :'  
] iXS-EB/  
.while_( -- _1), [tK:y[nk  
cout << var( " \n " ) 6V6g{6W,/  
) B';> Hk  
); =?*"V-l  
c^)E:J/  
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: qkG;YGio  
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 /?-p^6U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Wu;|(2I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |afK"N  
J8?6G&0H  
o-<_X&"a|5  
template < typename Cond, typename Actor > M "P  
class do_while Y+`-~ 88  
  { 0i(?LI_S  
Cond cd; x|i3e& D  
Actor act; QpTNU.v5f  
public : DMZ aMY|  
template < typename T > (?3 \.tQ}}  
  struct result_1 ! E#.WX  
  { =RE_Urt:  
  typedef int result_type; c7Qa !w  
} ; Mciq9{8&  
i\4"FO?v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B5r_+?=2e  
bY U+-|54  
template < typename T > H^1 a3L]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f4y;K>u7p  
  { ot<o&  
  do !vp!\Zj7o  
    { QuRg(K%:  
  act(t); ^(JbJ@m/  
  } Fj('l  
  while (cd(t)); jz7ltoP  
  return   0 ; <Jrb"H[ T"  
} u#,'ys  
} ; w:xKgng=L  
sP8&p*TJF  
yrNc[kS/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f\r4[gU@  
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。 Zt0%E <C{  
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。 :;Rt#!  
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。 M`fXH 3D  
下面就是产生这个functor的类: /lQ0`^yB  
(Tb0PzA  
9v,8OK)  
template < typename Actor > m`q> _*  
class do_while_actor \.|A,G=  
  {  CF92AY  
Actor act; ^&/&I9z  
public : TZyQOjUu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FS+^r\)  
SWd[iD  
template < typename Cond > @M?EgVmW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D % ,yA  
} ; &B0&183  
oYErG] ,  
Xq!tXJ)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "$cT*}br  
最后,是那个do_ 24/~gft  
6="&K_Q7  
.p~;U|h"  
class do_while_invoker Vy~$%H94  
  { fQ4$@  
public : <7] Y\{+  
template < typename Actor > ioCkPj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R+hS;F nh%  
  { q$'&RG  
  return do_while_actor < Actor > (act); oxXW`C<  
} 0BE^qe  
} do_; ByvqwJY  
[F{a-i-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z9O/MHT[w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |Z|xM  
最后来说说怎么处理break和continue 8%f! X51  
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。 U(LR('-h  
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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