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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h@D4~(r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fJC,ubP[5  
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, ARu^hz=  
I1H:h  
<cz~q=%v2&  
wB( igPi  
  class filler l9.wMs*`X  
  { ),6Z1 K1  
public : c$'UfW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *WgP+"h  
} ; &WHEPdD  
6A/|XwfE/v  
K~WwV8c9;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Z@8amT;Y  
/qL&)24  
qQ6NxhQo  
y6?Q5x9M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |T"{q  
\ca4X{x  
S[" &8Fy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i9)y|  
<s#}`R.#2  
y K&)H+v  
q+o(`N'~G  
二. 战前分析 MU&5&)m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _H8)O2mJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +o/;bm*U<K  
O'-lBf+<  
Aq|LeH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <STjB,_s  
  /* --------------------------------------------- */ CsR~qQ 5  
vector < int *> vp( 10 ); XW Y0WDh:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^J~}KOH  
/* --------------------------------------------- */ 7F'61}qL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *<#&ne 8  
/* --------------------------------------------- */ a}c(#ZLs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1 )j%]zd2  
  /* --------------------------------------------- */ r%'2a+}D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5#f&WL*U@  
/* --------------------------------------------- */  D#m+w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D0k7)\puQ  
8a)EL*LH`  
+-~;?wA  
28BiuxVW  
看了之后,我们可以思考一些问题: ($W9 ?  
1._1, _2是什么? ccm <rZ7  
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。 Ruk6+U  
2._1 = 1是在做什么? uR)@v^$FE  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]-fZeyY$  
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。 V`WfJ>{;Z  
y~S[0]y>  
s/To|9D  
三. 动工 FJL9x,%6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Cm ;N5i  
iy: ;g  
Y9w= [[1  
m&A/IW,.  
template < typename T > Y*Q( v  
class assignment -I8%  
  { Z21XlbK   
T value; a 5)[?ol  
public : &GD7ldck  
assignment( const T & v) : value(v) {} " ^eq5?L  
template < typename T2 > (x$k\H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X}usyO'pW  
} ; 7_Q86o  
xZhD6'Zzz  
5^d%+*l;q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s_*eX N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &gEu%s^wR  
Vd1K{rH#  
y?unI~4tC  
7T2W% JT-,  
  class holder "+ Qh,fTt  
  { #/jHnRrQ   
public : q2<J`G(tZ  
template < typename T > 2.lnT{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F9+d7 Y$  
  { O@=mN*<gg0  
  return assignment < T > (t); X)&Z{ V>  
} wRiP5U,  
} ; G#*!)#M <  
B6pz1P?e}  
Sl_zO?/PF  
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: B]qh22Yib  
YJ6vyG>%C  
  static holder _1; ' R@<4Ib|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 */+s^{W7  
a "1$z`ln  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s]&y\Z  
而不用手动写一个函数对象。 %!$-N!e  
:<v$vER,&  
q9!#S  
D!sSe|sL^  
四. 问题分析 8|tm`r`*Az  
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。 %8{_;-f  
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。 OLR1/t`V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^#Y6 E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M!jW=^\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )Ud S (Bj  
=Fs LF  
五. 问题1:一致性 P3 Evv]sB@  
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?| Ni)#tz_9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zn} )&Xt  
=!c+|X`  
struct holder J-ZM1HoB  
  { gdZVc9 _  
  // g`6wj|@ =W  
  template < typename T > <Ztda !  
T &   operator ()( const T & r) const eJA{]^Zf  
  { .5ycO  
  return (T & )r; &B85;  
} ii2Z }qe  
} ; $^XPk#$m  
$P@cS1sB  
这样的话assignment也必须相应改动: } 2.}fHb2  
3"hR:'ts  
template < typename Left, typename Right > .#eXNyCe  
class assignment hpyre B  
  { S p )}  
Left l; (qP$I:Q4]v  
Right r; R _Y&Y-  
public : 8WGM%n#q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :V2 Q n-N  
template < typename T2 > prs<ZxbQb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q(IS=  
} ; D6oby*_w  
_Kj.  
同时,holder的operator=也需要改动: W9Lg}[>:)  
V<pqc&f .  
template < typename T > -Mvw'#(0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~.lH)  
  { Z4-dF;7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DmrfD28j~F  
} . R}y"O\  
bLzuaNa'  
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。 |K-lg rA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oMe]dK  
)l}wjKfgO  
return l(rhs) = r; O*v+<|0!l  
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。 I`kp5lGD2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m wCnP8:K  
e;'T?&t  
template < typename Tp > T!A}ipqb  
class constant_t v`w?QIB]  
  { L _y|l5  
  const Tp t; NETC{:j  
public : L# 1vf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ko>_@]Jb  
template < typename T > _fCHj$I*]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XXcf!~uO  
  { EXcjF  
  return t; xi\RUAW  
} `VE&Obp[  
} ; ` W>B8  
4Z<l>!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \>`$x:  
下面就可以修改holder的operator=了 F s\P/YX  
{:X];A$  
template < typename T > ]e~^YZOs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TkoXzG8yE<  
  { * SMPHWH[c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F\rSYjMyk  
} 7YjucPH#  
[s{:}ZuKc  
同时也要修改assignment的operator() f4T0Y["QA  
%pkq ?9  
template < typename T2 > I?g__u=n~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @qy*R'+  
现在代码看起来就很一致了。 b[;3KmUB  
'aP*++^   
六. 问题2:链式操作 I<K/d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `>EvT7u  
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。 5 hadA>d  
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。 Hk*cO;c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }n%R l\p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D>e\OfTR:  
l1Q+hz5"*U  
template < typename T > Pq>[q?>?  
struct result_1 I 47GQho  
  { g Pj0H&,.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hr6e1Er  
} ; (zDk68=v  
Su$1 t  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [(F<|f:n  
dd7nO :]  
template < typename T > F'$S!K58  
struct   ref 4`P2FnJ?  
  { O)JUY *&I5  
typedef T & reference; EJ ~k Z3  
} ; ,wi=!KzX  
template < typename T > 9PqgBq   
struct   ref < T &> .^IhH|U  
  { \u-e\w  
typedef T & reference; PbHh?iH  
} ; @H%=%ZwpO  
WTYFtZD[yH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |kNGpwpI  
^r_lj$:+$  
template < typename T > LA`V qJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [ky6E*dV`  
  { ![]I%'s  
  return l(t) = r(t); )c >B23D  
} /+t[,  
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。 E5BgQ5'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'b?.\Bm;  
y2$;t'  
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 Cm;qDvj+u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )USC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YQ@6innT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L##8+OJ.L  
最后的布局是:  pl,Z  
                Add lJzy)ne  
              /   \ ^%%5  
            Divide   5 >-@ U_p  
            /   \ CCh8?sM  
          _1     3 e_c;D2' F  
似乎一切都解决了?不。 f THun?Vn  
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。 YATdGLTeq  
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。 9N D+w6"  
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: 2ZG1n#  
_|  
template < typename Right > G P[r^Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,;iBeqr5  
Right & rt) const @fH&(@  
  { ]( =wlq)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4JZHjf0M6  
}  AMD?LjY~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sj{ia2AE_  
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。 rt^45~  
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。 {rvbo1t  
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。 t0J5v;  
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。 VHT@s7u0"  
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? /uE^H%9h  
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: [)SR $/A  
2>}\XKF).  
template < class Action > xOL)Pjo /m  
class picker : public Action 8q?;Hg  
  { x]R(twi  
public : T6I%FXm}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4,U}Am1Q  
  // all the operator overloaded 6Z7pztk  
} ; N~$Zeq=  
~kYqGH  
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。 ytve1<.Ff  
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: 3K#mF7)a  
5':Gu}Vq  
template < typename Right > hyOm9WU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .i+* #djx  
  { ;sChxQ=.^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SCurO9RN  
} !/nx=vg p  
Itr7lv'5xx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e*P=2*]M  
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。 A }-&C  
\POnsM)+l  
template < typename T >   struct picker_maker \|~?x#aA  
  { %Nm @f'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +qdIj] v  
} ; N2tkCkl^x9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y%/ YFO2vb  
  { 3u4*ofjE5  
typedef picker < T > result; ~y)bYG!G  
} ; {M@@)27gW  
9si}WqAw  
下面总的结构就有了:   ^RV  
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。 _3.G\/>[K  
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。 W{A #]r l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w<Yv`$-`  
至此链式操作完美实现。 CzSZ>E$%U  
W`N}  
W]O@DS zR  
七. 问题3 -MrtliepW*  
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。 E q=wdI  
7 DY WdDX  
template < typename T1, typename T2 > /bmXDDYH4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const feI./E  
  { Q54r?|'V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5 o#<`_=J  
} {Z#e{~m#  
>I4p9y(u  
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: |.(CIu~b  
4bi NGl~  
template < typename T1, typename T2 > zj>aaY  
struct result_2 q]eFd6  
  { [0&'cu>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M@~~f   
} ; Dn_"B0$lk  
2~!R*i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R <;OEN  
这个差事就留给了holder自己。 ufw3H9F(O  
    2e9jo,i  
Zk=*7?!!  
template < int Order > <)O >MI' 4  
class holder; C,A!tj7@  
template <> &|.hkR2k  
class holder < 1 > :reP} Da7q  
  { 3`A>j"  
public : |(V?,^b^ro  
template < typename T > pWs\.::B  
  struct result_1 +Qh[sGDdY  
  { F$Im9T6  
  typedef T & result; D XV@DQ  
} ; 7}4'dW.  
template < typename T1, typename T2 > 7G5y)Qb  
  struct result_2 , 3X: )  
  { TN35CaSmq  
  typedef T1 & result; ZfPd0 p  
} ; jt{9e:2%  
template < typename T > oW 1"%i%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~x|aoozL  
  { ~:>AR` 9G  
  return (T & )r; L[?nST18%  
} Kt W6AZJ  
template < typename T1, typename T2 > {p`mfEE (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q,B3ru.?d  
  { e>l,(ql  
  return (T1 & )r1; FR x6c  
} E *F*nd]K  
} ; 9>by~4An?  
A4G,}r *n  
template <> (CdJ;-@D  
class holder < 2 > `)R?nV b   
  { AF^T~?t  
public : RU2c*q$^X  
template < typename T > xvU]jl6d  
  struct result_1 d0(Cn}m"c  
  { mxQR4"]jY  
  typedef T & result; c $0_R;4/  
} ; P+<BOG|m  
template < typename T1, typename T2 > ^P`NMSw  
  struct result_2 wV\%R,bZj  
  { egm)a   
  typedef T2 & result; P|e`^Frxt  
} ; pDu{e>S|:  
template < typename T > *q0`})IQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qmZ2d!)o  
  { \6sqyWI %  
  return (T & )r; zZ%DtxUoU.  
} }A]BpSEP  
template < typename T1, typename T2 > ,c>N}*6h=W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Da+75 f6v  
  { '\`6ot8  
  return (T2 & )r2; EYL]TeS  
} 3{"byfO#%  
} ; IU@_)I+6  
?d$"[lKX  
E\0X`QeY  
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> >。 ?O??cjiA@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nH@(Y&S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m0|K#^  
?^ZXU0IkP  
return l(i, j) = r(i, j); jM~Bu.7 i6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x?"#gK`3;  
nnNv0 ?>d(  
  return ( int & )i; V!4a*,Pz  
  return ( int & )j; l&Z Sm  
最后执行i = j; =SAV|  
可见,参数被正确的选择了。 dpwD8Q< U  
!@G)$g=<  
}j46L1T  
#'@i lk/.  
P z ?m>>#  
八. 中期总结 38~PWKt  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %}q .cV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @6 /yu>%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xCWz\-;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A\z`c e!  
{Oj7  
-gS"pE^1  
jin db#)bz  
igDG}q3jG  
`>6T&  
九. 简化 a2`%gh W3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]H ~Y7\N-v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r}_lxr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DG(%-w8p"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /.R<,/gj  
  +-*/&|^等 X\Y}oa."A  
2. 返回引用。 F8<"AI  
  =,各种复合赋值等  G2`${aMS  
3. 返回固定类型。 hQRL,?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vE%s, E,  
4. 原样返回。 ~6`iY@)  
  operator, 3e%nA8?  
5. 返回解引用的类型。 FJeiY#us  
  operator*(单目) gAt~?HvW6  
6. 返回地址。 h}Rx_d  
  operator&(单目) i?>tgmu.  
7. 下表访问返回类型。 0:"2MSf>  
  operator[] ?cKZ_c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VWx]1\  
  operator<<和operator>> %MZP)k,&U  
` #OSl  
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。 Xc*U+M >U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %'bJ:  
VfSj E.|  
template < typename Left > |a-fE]{7  
struct value_return 6)qp*P$L  
  { rh!;|xB|+  
template < typename T > 7" 4z+w  
  struct result_1 -)v@jlg02  
  { d(-EcY>?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \OQkZ.cU;  
} ; Apj;  
H4:&%"j7  
template < typename T1, typename T2 > ?>$l  
  struct result_2 N\NyXh$  
  { aJhxc<"e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7I9aG.;  
} ; ^{F_ a  
} ; aI3CNeav  
_{4^|{>Pv  
e(?]SU|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =2Cj,[$  
:>+\17tx  
下面我们来剥离functor中的operator() 29&bbfU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iafE5b)  
]y#3@  
return l(t) op r(t) \]uV!)V5B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V`kMCE;?l  
return op l(t) -]srp;=i  
return op l(t1, t2) u0 QzLi,  
return l(t) op :nA.j"@  
return l(t1, t2) op cA)[XpQ:+W  
return l(t)[r(t)] TP%+.#Fu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .fAv*pUzU  
M}O}:1Par  
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: wSEWwU[  
单目: return f(l(t), r(t)); 0hY{<^"Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v6GPS1:a  
双目: return f(l(t)); i#/]KsSp  
return f(l(t1, t2)); W3H+.E  
下面就是f的实现,以operator/为例 HCWNo  
Y}s@WJ  
struct meta_divide {pL+2%`~  
  { %}-?bHB1c  
template < typename T1, typename T2 > >R\lqLILb,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l +*&:Q/  
  { cxIk<&i~(  
  return t1 / t2; a5Y IUVCv  
} 424(3-/v;  
} ; /,@p\Ae5  
piy`zc- yu  
这个工作可以让宏来做: q%Yn;g|_  
Djq!P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3^?ZG^V  
template < typename T1, typename T2 > \ 30>3 !Xqa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *`_{  
以后可以直接用 r [:   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n/~A`%E@  
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 zCv"]%  
(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。。。) bi[IqU!9  
C;+h.;}<D  
?e[lr>-  
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 4_A0rveP  
A@hppaP!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U8.7>ENnP&  
class unary_op : public Rettype _>+8og/%@  
  { ]hos+;4p  
    Left l; `h:34RC;  
public : ":a\z(*t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U*3J+Y  
YNwp/Y  
template < typename T > km~Ll   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const br-]fE.be  
      { AN!s{7V3  
      return FuncType::execute(l(t)); :cB=SYcC%  
    } oVFnl A  
;oZ)Wt  
    template < typename T1, typename T2 > R;,g1m|]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/[GTqi  
      { ApBWuXp|u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F8-?dpf'  
    } -Eu6U`"(  
} ; 2c6g>?  
#Cpd9|  
@+3kb.P%7  
同样还可以申明一个binary_op .p0Clr!  
HY)-/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v ~QHMg  
class binary_op : public Rettype HK`I\,K  
  { ZKHG!`X0  
    Left l; pRkP~ZISU  
Right r; )nL`H^  
public : svxw^ 0~a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mmpfto%i  
_XCOSomL`  
template < typename T > > pI;%'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hxQqa 0B  
      { y@0E[/O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BauU{:Sh  
    } !*R qCS,  
DL$@?.?I  
    template < typename T1, typename T2 > :#@= B]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7}M2bH} \K  
      { O T.*pk+<)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X}+>!%W!}  
    } ;)N>t\v  
} ; wF((  
jv&*uYm  
lOtDqb&  
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 0lhVqy}:}o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R(q~ -3~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &=VDASEu  
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。 ^R:cd8+?%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "[y-+)WTG  
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。。。 g+J-Zg6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (sh)TBb5  
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) ?@E!u|]K  
下面是修改过的unary_op E? _Z`*h  
PLK3v4kVM!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dqN5]Sb2B  
class unary_op ]]zPq<b2  
  { ;q*e=[_DF  
Left l; tQS5hwm*  
  c%MW\qx  
public : l1f\=G?tmU  
O)[1x4U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vM5k_D  
6I%5Q4Ll  
template < typename T > y3fGWa*7e  
  struct result_1 U&?v:&c#&n  
  { w@{=nD4p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'FDef#P<  
} ; =weSyZ1~  
-3Hy*1A.  
template < typename T1, typename T2 > Mnscb  
  struct result_2 zG(\+4GE!  
  { 2nR[Xh?L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Of^xj>A  
} ; YJ\Xj56gv  
/Njd[= B  
template < typename T1, typename T2 > 0tXS3+@n =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' ~8KSF*!p  
  { 0N $v"uX@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9b9$GyI  
} ME*LH r,  
zzX_q(:S  
template < typename T > b45-:mi!&#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~{jcH  
  { "hsb8-  
  return OpClass::execute(lt(t)); <i&_ooX  
} ~vyf4TF<#  
[5SD_dN  
} ; >Z'NXha  
/ G7vwC  
B!?%O  
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 d>mo~  
好啦,现在才真正完美了。 *-8&[D0  
现在在picker里面就可以这么添加了: Sy0$z39  
9po3m]|zy  
template < typename Right > . QBF`Rz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #T'{ n1AI  
  { ++`0rY%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =,6z4" )  
} y ~U #veY  
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。 sM `DL  
x8V('`}j  
$xPaYf  
H" 3fT0  
NgP&.39U  
十. bind 2QyV%wz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q o{/@  
先来分析一下一段例子 M 0U 0;QJ  
vVFy*#I#_[  
+l<5#pazx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V<T9&8l+:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <h:x=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P&*2pX:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @emK1iwm  
我们来写个简单的。 Ezd_`_@R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J;8IY=  
对于函数对象类的版本: ,)Znb=  
Y,^@P  
template < typename Func > ).`1+b  
struct functor_trait jK& h~)  
  { fof TP1  
typedef typename Func::result_type result_type; d,B:kE0Y  
} ; sN9&,&W1  
对于无参数函数的版本: BHU6t<G  
KUlp"{a`,K  
template < typename Ret > 3sy (vC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;;6uw\6 O  
  { !Fd~~v  
typedef Ret result_type; RAgg:3^  
} ; s@K4u^$A  
对于单参数函数的版本: .$+#1-  
61k"p2?+  
template < typename Ret, typename V1 > }HFN3cq;C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'h|DO/X~L  
  { P2#XKG  
typedef Ret result_type; |B.Y6L6l  
} ; P-yjN  
对于双参数函数的版本: <7/R,\Wg~  
7QiIiWqIWC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \/zq7j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YIQ 4t  
  { N"Zt47(  
typedef Ret result_type; 0"  
} ; $_"'&zQ'  
等等。。。 7q?, ?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3Q.#c,`jV  
PNgY >=Y  
template < typename Func > P}n_IV*@  
struct func_return -#u=\8  
  { %)zodf  
template < typename T > r!_-"~`7E  
  struct result_1 w0rRSD4S8B  
  { `ZYoA t]C~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V5V bJBpf  
} ; /Kql>$I  
gY/"cq  
template < typename T1, typename T2 > {Aw#?#GPW  
  struct result_2 iT3BF"ZqBO  
  { /R]U}o^/(%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tdBm (CsN  
} ; ! >(7+B3E*  
} ; GfoLae  
[8 ]z|bM  
@\0ez<.p}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bnf'4PAt  
/?5 1D@  
template < typename Func, typename aPicker > IA8f*]?  
class binder_1 U)fc*s  
  { Rr&h!YMb  
Func fn; JjtNP)We  
aPicker pk; yVU^M?`#  
public : :}'=`wa  
#A1%gIw<v2  
template < typename T > 9-&Ttbb4)0  
  struct result_1 sJL&:!}V>  
  { ^oBtfN>4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EN<F# Y3E  
} ; JVvs-bK5  
AVlhNIr  
template < typename T1, typename T2 > 4VJ-,Z  
  struct result_2 D=j-!{zB  
  { BKCA <  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I0D(F i  
} ;  eI$oLl@  
_mqL8ho  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )B"jF>9)[  
]sf7{lVT  
template < typename T > Q{sH3Y#l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Wf/$vRab  
  { 4[m`#  
  return fn(pk(t)); \ub7`01  
} V\ZGd+?  
template < typename T1, typename T2 > UOv+T8f=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k9sh @ENy  
  { vYwYQG  
  return fn(pk(t1, t2)); %KC yb  
} F~R;n_IJ  
} ; hgYZOwQ  
:3v}kLO7|  
^S4d:-.3  
一目了然不是么? b[r8 e  
最后实现bind PCHu #5j_a  
DU0zez I9  
g0xuxK;9c  
template < typename Func, typename aPicker > "h{q#~s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kj#?whK6~  
  { v|XTr,#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]l_\71  
} %". HaI]  
[L3=x;U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hci6P>h<ia  
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。 s 1 A.+  
N({MPO9  
十一. phoenix fx41,0;gZq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b z`+k,*  
B nFwlw  
for_each(v.begin(), v.end(), dP9qSwTa  
( b6 cBg  
do_ N]>=p.#j  
[ zGb|)A~,  
  cout << _1 <<   " , " F+YZE[h%  
] f',Op1o  
.while_( -- _1), \j@OZ   
cout << var( " \n " ) 1!xQ=DU"  
) ,Xu-@br{  
); xgwY@'GN  
b1(T4w6  
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: (yH'{6g\  
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 [^WC lRF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fco`^kql.D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {{$Nqn,pH  
%0S3V[4I  
7x"R3  
template < typename Cond, typename Actor > +SP{hHa^  
class do_while nHM~  
  { :(/~:^!  
Cond cd; LdYB7T,  
Actor act; [>jbhV'  
public : pR*VdC _mY  
template < typename T > K^ vIUZ>  
  struct result_1 Kfbb)?  
  { u(z$fG:g  
  typedef int result_type; g#"zQvON  
} ; C8J[Up  
{c6=<Kv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `!ob GMTQ<  
}s7$7  
template < typename T > zIqU,n|]s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }zeO]"`  
  { y_* !6Xr  
  do P{8iJ`rBG  
    { Y>dF5&(kb  
  act(t); /K+r? ]kf  
  } -RE^tW*Yy  
  while (cd(t)); 3atBX5  
  return   0 ; { }:#G  
} 1h^:[[!c  
} ; m]'#t)B_m  
"IZa!eUW  
0pZ4BZdT|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {j{u6i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8o3E0k1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xsIY7Ss U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J4k=A7^N  
下面就是产生这个functor的类: 2":pE U{E  
Q 1U\D  
u }#(.)a:  
template < typename Actor > 1vS#K=sb  
class do_while_actor Ow+GS{-q  
  { LD+{o4i  
Actor act; 216RiSr*  
public : TJ2=m 9Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k9<;woOBO  
'F/~o1\.  
template < typename Cond > +KF^Z$I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q7HRzA^-  
} ; Sgeh %f  
i[O& )N,c  
`fA@hK   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^7 w+l @  
最后,是那个do_ `{f}3bO7C  
zG }@0  
?qmRbDI  
class do_while_invoker 5[8xV%>;  
  { Lz |? ek7Q  
public : 1XrO~W\=  
template < typename Actor > e2AX0(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5Y.)("1f}f  
  { 4R#chQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?fQ'^agq  
} D@,6M#SK  
} do_; BnX0G1|#  
S4Pxc ]!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (9tX5$e6N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EGGWrl}1  
最后来说说怎么处理break和continue ~IY%  
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。 j5(Z_dm'  
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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