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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r" H::A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \C~X_/sg  
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, x#{!hL 5G  
lyn%r  
emSq{A  
MU<(O}  
  class filler l4C{LZ  
  { 8ud12^s$  
public : AXyXK??  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tE*BZXBlm  
} ; xAm tm"  
>ohCz@~  
xoZ m,Pxd  
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: v,4{:y]p  
~IhAO}1  
{Jn0G;  
9A |A@E#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :Cq73:1\B  
wAh]C;+{  
*85N_+Wv!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JCWTB`EB>  
0`/G(ukO  
:EX>Y<`]  
<4r8H-(%  
二. 战前分析 i)#-VOhX)  
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。 ljFq;!I5  
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 j>8DaEfwx  
o78u>Oy  
sXVl4!=l6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \Qml~?$@lH  
  /* --------------------------------------------- */ ~${~To8$CW  
vector < int *> vp( 10 ); B{Q}^Mcxy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !Asncc G  
/* --------------------------------------------- */ w>W#cTt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d4o ^+\  
/* --------------------------------------------- */ %.Y5%T yP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SxF'2ii  
  /* --------------------------------------------- */ Vr2A7kq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G'|ql5Zw  
/* --------------------------------------------- */ 1UP {j`-K|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V?XQjH1X  
=O}I{dNKZV  
; Y/nS  
APu$t$dmm  
看了之后,我们可以思考一些问题: <]Td7-n  
1._1, _2是什么? 4DL;Y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2"&GH1  
2._1 = 1是在做什么? |[],z 8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ; Z:[LJd  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?LMQz=  
 h,/Aq  
nJI2IPZ  
三. 动工 v_KO xV:<`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L<FXtBJ  
]>M\|,wh  
7O1MC 8{  
'T eH(?3G  
template < typename T > T)P)B6q   
class assignment  kN=&"  
  { ]I|(/+}M  
T value; ;JxL>K(  
public : gnJ8tuS  
assignment( const T & v) : value(v) {} _X#Rv2a  
template < typename T2 > Q`F1t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1(p:dqGS  
} ; DS?.'"n[u  
3(e_2v  
9a*#r;R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <vcU5 .K.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @43psq1  
biHacm  
JQ?`l)4  
mx^Ga=: ?  
  class holder nI6 gd%C  
  { s4bV0k  
public : SIp)&  
template < typename T > "3^tVX%$\[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vAX(3  
  { o 2 ng  
  return assignment < T > (t); ^/BGOBK  
}  GK/Po51  
} ; \Kf\%Q  
F! !HwI  
d?7?tL2  
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: F*P0=DD  
?%5VaxWJ  
  static holder _1; vH+g*A0S<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w0!$ow.l  
Ay(p~U;gN*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Uxjc&o  
而不用手动写一个函数对象。 ujV{AF`JfB  
<UGaIb  
FMdu30JV  
'dwW~4|B  
四. 问题分析 D|q~n)TW5  
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。 %mC@}  
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。 {<yapBMw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (fpz",[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0j@mzd2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4<Vi`X7[F  
e(7#>O%1  
五. 问题1:一致性 ! VR&HEru  
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?| kG D_w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %}@iz(*}>  
=\6)B{#T  
struct holder vX:}tir[  
  { L"ho|v9:  
  // akvi^]x  
  template < typename T > .HZd.*  
T &   operator ()( const T & r) const ZxvH1qx8  
  { `Na()r$T  
  return (T & )r; OD)X7PU  
} XO]^+'U}p  
} ; vgeqH[:  
PIH\*2\/  
这样的话assignment也必须相应改动: 4o#]hB';ni  
lgews"  
template < typename Left, typename Right > SrKitSG  
class assignment J2qsZ  
  { &>qUT]w  
Left l; }<WJR Y6j  
Right r; \=0;EI-j  
public : CtY-Gs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VgbNZ{qk@  
template < typename T2 > U =J5lo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z)T-<zWO;  
} ; yx8G9SO?  
e_b,{l#  
同时,holder的operator=也需要改动: Rs=Fcvl  
P8m0]T.&x  
template < typename T > o(ow{S@=4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2_pF#M9  
  { B?%u< F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _&, A  
} M@TG7M7Os  
qlcd[Y*B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s:_hsmc"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 THwM',6  
5.^pD9[mT  
return l(rhs) = r; 437Wy+Q|e  
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。 i6paNHi*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w9Yx2  
<4TI;yy6?  
template < typename Tp > @_`r*Tb)dM  
class constant_t ()6% 1zCO  
  { $tu   
  const Tp t; PSc=k0D  
public : !5dn7Wuj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OD'~t,St  
template < typename T > =\]gL%N-|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D:9^^uVp  
  { .!~ysy  
  return t; ,P <I<QYu  
} p>)1Z<D"a  
} ; MNs<yQ9I'  
#w L(<nE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1tXc7NA<  
下面就可以修改holder的operator=了 XF: wsC  
4AhF E@  
template < typename T > t'F$/mx.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &K]|{1+  
  { V.3#O^S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ` .`:~_OE  
} 5S? "<+J'  
> X  AB#  
同时也要修改assignment的operator() pjO  
=pe O %  
template < typename T2 > T\wOGaCW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,dba:D= l  
现在代码看起来就很一致了。 rKPsv*w  
ip'v<%,Q3"  
六. 问题2:链式操作 HV`u#hZ7C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IF>v -Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 h1>.w pr  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w 8o?wx*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 N+SA$wG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CWs;1`aP  
_)-2h[  
template < typename T > XF{2'x_R  
struct result_1 tc;$7F ;  
  { ;2 o{ 6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EHe-wC  
} ; "~C \Z} ;  
BvlY\^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e /XOmv  
JmF`5  
template < typename T > 5NSXSR9c  
struct   ref hQSJt[8My  
  { #tPy0Q H  
typedef T & reference; Zfu" 8fX  
} ; (I`< ;  
template < typename T > n=fR%<v  
struct   ref < T &> t[%=[pJHW  
  { YS"76FJ  
typedef T & reference; n O}x,sG2'  
} ; x^F2Ywp%  
*7Sg8\wDn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p|Fhh\,*`X  
7f=9(Zj  
template < typename T > ;LT#/t)}<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `~t$k7wm=  
  { _Q;M$.[zyR  
  return l(t) = r(t); uP ?gGo  
} $0iN43WSQ  
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。 ldoN!J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D+_PyK~ jc  
EZiGi[t7  
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 "=!QSb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PZA;10z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o:Z*F0qm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eEe8T=mD  
最后的布局是: ELNA-ZKp  
                Add cfe[6N  
              /   \ l 0b=;^6  
            Divide   5 !r!Mq~X<=  
            /   \ Js#c9l{{  
          _1     3 vrW9<{  
似乎一切都解决了?不。 \ZDT=?  
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。 s9:2aLZ {  
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。 t_VHw'~"  
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: yxQAO_C  
U ._1'pW  
template < typename Right > R;V(D3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3S2'JOTY  
Right & rt) const qP<,"9!I  
  { LA@}{hU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &Y=NUDt_  
} GRV9s9^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YL=k&Q G  
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。 z=Vvb  
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。 rqh,BkQ0t  
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。 Y@\5gZ&T  
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。 {4m"S 7O  
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? +@qk=]3a  
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: pn7 :")Zx  
RK3/!C`  
template < class Action > V= *J9~K  
class picker : public Action aC$g(>xFt  
  { PrKl whi#  
public : v_@_J!s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xR&,QrjQG  
  // all the operator overloaded ,] {NZ9  
} ; yK7>^p}V  
*(MvNN*  
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。 jr l6):x  
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: ZAH<!@qh  
7h0'R k  
template < typename Right > S7q &|nI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2* L/c-  
  { D5m\u$~V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FVmg&[ .  
} GDB>!ukg  
u .=;A#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C|zH {.H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KUyJ"q<W  
19u? ^w  
template < typename T >   struct picker_maker w;$+7  
  { KRZV9AJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M<srJ8|'  
} ; VT7NWT J,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7:<Ed"rdE  
  { RHbp:Mlk  
typedef picker < T > result; 7dJaWD:&   
} ; 9.=#4OH/  
!gf3%!%  
下面总的结构就有了: `7_LJ \>I  
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。 [AzN&yACE  
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。 8!SiTOzR?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~`E4E  
至此链式操作完美实现。 2AW{qwk7  
5,ahKB8  
_[o^23Hj  
七. 问题3 hFfaaB  
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。 se HbwO3 b  
}z+"3A|  
template < typename T1, typename T2 > r![JPhei  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & }}WP:U  
  { 8Jj0-4]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HjS^ nYl  
} PZJ 4: h  
9lJj/  
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: 3&fFIab9  
XSjelA?  
template < typename T1, typename T2 > W? ||9  
struct result_2 f;H#TSJ  
  { f94jMzH9z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HbfB[%  
} ; /+`<X%^U  
=Fy8rTdk6r  
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? b|o!&9Yyr  
这个差事就留给了holder自己。  r;X0 B  
    WcO,4:  
`lezJ (Xm  
template < int Order > ZCFf@2&z8  
class holder; >TnQ4^;v.  
template <> /JubiLEK  
class holder < 1 > jZT :-w  
  { hUvuq,LH_  
public : yUmsE-W  
template < typename T > {V% O4/  
  struct result_1 DbU;jorwu  
  { ]j2v"n  
  typedef T & result; D *I;|.=u  
} ; 6.h   
template < typename T1, typename T2 > (2bZ]  
  struct result_2 |EV\a[  
  {  L|lmStwe  
  typedef T1 & result; o?mXxL)  
} ; _ c ]3nzIr  
template < typename T > ViwpyC'v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z<|_+7T  
  { j-`X_8W  
  return (T & )r; {_XrZ(y/  
} tG2OVRx8u  
template < typename T1, typename T2 > !H|82:`t+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JV]u(PL  
  { `o8{qU,*]N  
  return (T1 & )r1; =PFR{=F  
} xPDA475Cw3  
} ; PL9eUy  
EhIV(q9x  
template <> S`@6c$y k  
class holder < 2 > ke9QT#~p!-  
  { 7}'A)C>J;  
public : Awa|rIM  
template < typename T > jxnQG A  
  struct result_1 O/Y\ps3r  
  { w~$c= JO#  
  typedef T & result; y^!E "  
} ; 5&<d2EG6l'  
template < typename T1, typename T2 > |ON&._`LH  
  struct result_2  H\=LE  
  { &8]#RQy{f  
  typedef T2 & result; v;fJM5PA  
} ; 4FIV  
template < typename T > ,l$NJt   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1C0Y0{6,  
  { A \MfF  
  return (T & )r; ){+[$@9  
} ,G[r+4|h  
template < typename T1, typename T2 > vXy uEEe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C{UF~  
  { 9u ?)vR[@e  
  return (T2 & )r2; G{NSAaD[  
} <AI>8j6#B  
} ; aFRTNu/r  
]~ !X iCqu  
_/,SZ-C#L4  
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> >。 ptV4s=G2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yzj%{fkh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i1qS ns  
tS\=<T  
return l(i, j) = r(i, j); p!+L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `*e4m  
3yTQ  
  return ( int & )i; brg":V1a  
  return ( int & )j; DeOXM=&z  
最后执行i = j; N9i}p^F<_  
可见,参数被正确的选择了。 ==]Z \jk  
C(-[ Y!  
YXF#c)#  
6xQ"bFm  
w$gS j/  
八. 中期总结 W1xf2=z`)T  
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: j#N(1}r=1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X_D6eYF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U r^YG4(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !xkj30O(G  
A)8rk_92Q  
U? 8i'5)  
fC_zX}3  
y k?SD1hj  
YMi/uy  
九. 简化 vx'l> @]k  
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。 Iq+2mQi*/k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [!W5}=^H  
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: i wUv`>l&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (FuEd11R  
  +-*/&|^等 >GgE,h  
2. 返回引用。 cI5N"U@yN  
  =,各种复合赋值等 v' C@jsx M  
3. 返回固定类型。 \H^;'agA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U<Vy>gIC  
4. 原样返回。 \UOm]z  
  operator, *\D}eBd|  
5. 返回解引用的类型。 iecWa:('  
  operator*(单目) L ${m/@9  
6. 返回地址。 >E, Q  
  operator&(单目) EOhC6>ATh  
7. 下表访问返回类型。 x.ba|:5  
  operator[] p+$+MeBz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^ESUMXb  
  operator<<和operator>> n,CD  
NddO*`8+)  
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。 rS4%$p"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CI^[I\$&  
+>!V ]S  
template < typename Left > nWk e#{[  
struct value_return 8fh4%#,C%  
  { wqP2Gw7jh6  
template < typename T > TKo<~?  
  struct result_1 L/yaVU{aEb  
  { <6/= y1QC)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w//omF'`  
} ; BKay*!'PX  
h48YDWwy  
template < typename T1, typename T2 > J:AMnUOcDi  
  struct result_2 n}JPYu  
  { P_&p=${  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W qE '(  
} ; TcJ$[  
} ; <UT>PCNG  
6Hk="$6K  
)S*1C@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GJ,a RI  
<bP#H  
下面我们来剥离functor中的operator() &iBNO,v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bY)#v?  
^s-25 6iI  
return l(t) op r(t) e>AXXUEf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f@d9Hqr+l;  
return op l(t) 2"X~ju  
return op l(t1, t2) N}x9N.  
return l(t) op gi$XB}L+X  
return l(t1, t2) op N 9LgU)-Jt  
return l(t)[r(t)] y`S o&:1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z!_n_F k  
:$ %>4+l  
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: 4MLH+/e  
单目: return f(l(t), r(t)); #K|9^4jt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <cj{Qk  
双目: return f(l(t)); :o8MUXH$  
return f(l(t1, t2)); p!DP`Ouc3\  
下面就是f的实现,以operator/为例 IPtvuEju\  
vFhz!P~  
struct meta_divide 0BK5qz  
  { -c+]Wm"\  
template < typename T1, typename T2 > 24B<[lSK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ue\t,*KYd  
  { _ck[&Q  
  return t1 / t2; FFvCi@oT  
} H M:r0_  
} ;  3+U]?7t  
;gB`YNL  
这个工作可以让宏来做: b1-&v|L  
e fO jTA%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Gu;OV LR|  
template < typename T1, typename T2 > \ /XbW<dfl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sn{tra  
以后可以直接用 N`$!p9r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G%{0i20_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `^6 ,kI-c  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :L:&t,X  
2?DRLF]  
<]d LX}C)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 SSA W52xC  
D/ Dt   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s\3q!A?S3  
class unary_op : public Rettype VW<0Lt3  
  { ^4pto$#@O:  
    Left l; fZ{[]dn[  
public : XKU=oI0\j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 46No%cSiG  
Im?LIgt$  
template < typename T > n}nEcXb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VaLs`q&3>  
      { .*5Z"Q['G  
      return FuncType::execute(l(t)); Es4qPB`g.  
    } vjUp *R>h  
Zv!{{XO2;  
    template < typename T1, typename T2 > A :e;k{J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wkb$^mU  
      { [V}, tO|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E"PcrWB&  
    } diT=x52  
} ; QlZ@ To  
)"<8K}%!  
o l ({AYB  
同样还可以申明一个binary_op ftbpqp'  
q3w1GD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ol/N}M|3  
class binary_op : public Rettype -:Rp'SJ  
  { SNpi=K!yn  
    Left l; 3iX?~  
Right r; 9S7A!AKE  
public : <V&5P3)d9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rZ03x\2  
xL "!~dN  
template < typename T > |oFAGP1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  kLP0{A  
      { Z;DCI-Wg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =H`Q~ Xx  
    } 3iNkoBCg  
S?0$?w?  
    template < typename T1, typename T2 > ,FSrn~-j9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bi%x`4Lf  
      { !cX[-}Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {]N3f[w  
    } &, a3@i  
} ; ~qP[eWe  
(P|pRVO  
@'2m$a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mI1H!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5"KlRuv%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J$ut_N):N  
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。 KLWDo%%u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tl("IhkC  
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。。。 9J-b6,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $iw%(H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) qL /7^) (  
下面是修改过的unary_op Ri*3ySyb  
V|D] M{O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6sfwlT  
class unary_op w}cY6O,1  
  { qdD)e$XW,  
Left l; KA s1(oG  
  4_?7&G0(  
public : B 9dt=j3j2  
DvXHK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 15\Ph[6g  
BRRj$)u  
template < typename T > 4Ft1@  
  struct result_1 kLSrj\6I[  
  { 2\D8.nQr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?uLeFD  
} ; (=x"Y{%  
pJIv+  
template < typename T1, typename T2 > '-$XX%TOAc  
  struct result_2 PXKJ^fa  
  { si4-3eC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +~zXDBS9  
} ; 3INI?y}t   
`6=-WEo  
template < typename T1, typename T2 > wucV_p.E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YvL?j  
  { tA.`k;LT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3Hi+Z}8  
} p/6zEZ*  
n||A" @b\  
template < typename T > \*T"M*;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DbI!l`Vn4  
  { 4<,|*hAT  
  return OpClass::execute(lt(t)); OTWkUB{  
} #Il_J\#  
n 1b(\PA  
} ; + xv!$gJEj  
C]u',9,  
.1 )RW5|c  
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 TA18 gq  
好啦,现在才真正完美了。 , $*IzL~  
现在在picker里面就可以这么添加了: '=E9En#@  
}Nj97 R  
template < typename Right > b p<^R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |H}sYp  
  { ^y.nDs%ZT7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rt7<Q47QE  
} x+5p1sv6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zR6siAV9  
UM%o\BiO  
BbOu/i|  
U 5w:"x  
shC;hR&;  
十. bind 9-1#( Y6S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  v9RW5  
先来分析一下一段例子 0 >Z ;Ni  
;^u*hZN[Up  
j`*N,*ha  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u^W2UE\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k_|^kdWJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8OhDjWVJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W`rNBfG>  
我们来写个简单的。 PaB!,<A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yqOuX>m1c  
对于函数对象类的版本: r`\A nT?  
5`[n8mU  
template < typename Func > X&m'.PA  
struct functor_trait :\~+#/=:  
  { ;Q0bT`/X  
typedef typename Func::result_type result_type; &NZfJs  
} ; y %8op:'  
对于无参数函数的版本: Yepe=s+9  
Bvjl-$m!v  
template < typename Ret > QrG`&QN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Vn=qV3OE]  
  { K r`]_m  
typedef Ret result_type; `<"m%>  
} ; NF$\^WvYSP  
对于单参数函数的版本: &:B<Q$g#  
._:nw=Y0<}  
template < typename Ret, typename V1 > KGHq rc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [&S}dQ"  
  { =4!nFi  
typedef Ret result_type; >k7q g$  
} ; ^t "iX9  
对于双参数函数的版本: )x,8D ~p'  
^cvl:HOog  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |dE -^"_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N6oq90G  
  { L];y}]:F*  
typedef Ret result_type; gieJ}Bv  
} ; -_VG;$,jE  
等等。。。 wRNroQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3B0lb "e  
Eu<1Bse;  
template < typename Func > -]G(ms;}/Y  
struct func_return ;)0w:Zn/[  
  { $.St ej1  
template < typename T > {[Q0qi =  
  struct result_1 YMpf+kN  
  { w]j+9-._  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N^?9ZO   
} ; LS>G4 ]  
5wtTP ;P  
template < typename T1, typename T2 > s0UFym 8  
  struct result_2 5 +9 Ze9  
  { 7[v%GoE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; em@EDMvI  
} ; /x@RNdKv  
} ; DR9: _  
4_M>OD/"  
-7>)i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [(LV  
`rY2up#%  
template < typename Func, typename aPicker > De  *7OC  
class binder_1 ;a"q'5+Ne  
  { )(Iy<Y?#  
Func fn; [^H"FA[  
aPicker pk; FXKF\1`( H  
public : OIb  
}7<5hn E  
template < typename T > 01a-{&   
  struct result_1 d?idTcgs  
  { >gtQw!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uw\1b.r'B  
} ; JM$.O;y -  
&`|:L(+  
template < typename T1, typename T2 > Tz&Y]#h_  
  struct result_2 : DG)g3#  
  { &UHPX?x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k ^'f[|}  
} ; "pxzntY|  
JD>d\z2QC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pfuW  
z5\;OLJS,  
template < typename T > jP vDFT^d/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]6Ug>>x5  
  { wHjLd$ +o  
  return fn(pk(t)); I&c ~8Dw  
} =iB,["s  
template < typename T1, typename T2 > G>qZxy`c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $V>98M>j  
  { Qq-"Cg@-/  
  return fn(pk(t1, t2)); &>WWzikB*  
} ge3sU5iZ  
} ; qMBR *f  
6Sj6i^"  
+KGZ HO!  
一目了然不是么? "ceed)(:  
最后实现bind =tTqN+4  
+eX)48  
@\_x'!R  
template < typename Func, typename aPicker > wle@v Cmr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FUK3)lT  
  { 23(=Xp3;>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z!xVgM{  
} 07T70[G  
{@}?k s5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q}uHFp/J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &}mw'_ I  
< |O^>s;  
十一. phoenix {MAQ/5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _zxLwU1(x  
xynw8;Y ,  
for_each(v.begin(), v.end(), /e\{    
( /NT[ETMk+  
do_ g3@Rl2yQJ  
[ "i.r@<)S  
  cout << _1 <<   " , " 'J*<iA*W  
] HJ?+A-n/  
.while_( -- _1), R`Aj|C z  
cout << var( " \n " ) fqz28aHh  
) +eQe%U  
); T@wcHg  
xieP "6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: - N>MBn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5 v^yQ<70  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z><5R|Gf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,7Y-k'7Kop  
6Q4X 6U:WB  
3T\l]? z  
template < typename Cond, typename Actor > r,SnXjp@  
class do_while =M6[URZ  
  { P=N$qz$U  
Cond cd; Mj>}zbpk /  
Actor act; 5/",<1  
public : p]D]: Z}P  
template < typename T > DVZdClAL  
  struct result_1 -kz4FS  
  { VO3pm6r5  
  typedef int result_type; %Kh4m7  
} ; _R|Ify#J  
 v7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #H [Bb2(j  
{3a&1'a0g  
template < typename T > snM Z0W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +.B<Hd  
  { Mk<Vydds  
  do [,EpN{l  
    { }TRAw#h  
  act(t); !"Yj|Nu6  
  } N(6|yZ<J3M  
  while (cd(t)); gbOpj3  
  return   0 ; z@|dzvjl Q  
} <Tw>|cFT  
} ; uf<@ruN  
Tl]e%A`|  
v dbO(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GY3 Wj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w1x" c>1C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ( GnuWc\p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +=Jir1SLV  
下面就是产生这个functor的类: e"]8T},  
A , CW_  
CQ7{1,?2  
template < typename Actor > <tpmUA[]  
class do_while_actor M j-vgn&/  
  { @}_WE,r  
Actor act; RpG+>"1]  
public : v$~QCtc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t- u VZ!`\  
cEW0;\$  
template < typename Cond > }<@j'Ok}.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T J^u"j-'  
} ; ,jA)wJ  
V6$xcAE"</  
^L1L=c;,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "xcX' F^  
最后,是那个do_ g 6]epp[8  
.Xm(D>>k  
^ &E}r{?  
class do_while_invoker J]W5[)L  
  { ?1L.:CS  
public : #ywk|k5z]  
template < typename Actor > HCK|~k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~DO4,  
  { 4p;aS$Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); o:Qv JcB  
} Z nFi<@UB)  
} do_; KKA~#iCk  
iu**`WjI\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s}5cSU!|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *"9><lJ-!  
最后来说说怎么处理break和continue =_j vk.  
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。 JvYPC  
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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