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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YK_a37E{F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z3>}(+  
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, dGHRHXi  
69CH W&  
~ZL}j+L/  
A;{8\e  
  class filler #&Biu }4D  
  { K);:+s-  
public :  "X}!j>-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [}+ MZ  
} ; (bZ)pW/iw  
GyT{p#l  
L5PN]<~T  
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: P 7gS M  
JYKaF6bx8  
0oM~e  
} CQ GvH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iF<VbQP=X^  
<A!v'Y  
jcevpKkRG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #  ,GpZ  
q.rnZU  
4qiG>^h9  
&Du!*V4A  
二. 战前分析 E Sb  
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。 %*:-4K  
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 hPhN7E03  
lSQANC'  
']4sx_)S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {TlS)i`  
  /* --------------------------------------------- */ qhiQ!fMQ  
vector < int *> vp( 10 ); V#5BZU-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {3`9A7bG  
/* --------------------------------------------- */ ")cdY) 14"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {:'e H  
/* --------------------------------------------- */ ?%;)> :3N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m#DC;(Pn  
  /* --------------------------------------------- */ \6nWt6M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /sC$;l  
/* --------------------------------------------- */ epz2d~;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mltN$b%G=d  
oIX]9~  
t'FY*|xk  
/__we[$E  
看了之后,我们可以思考一些问题:  [T !#s  
1._1, _2是什么? Q%q_  
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。 a?&oOQd-iP  
2._1 = 1是在做什么? 0xZq?9a  
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。 Z2hRTJJ[A  
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。 NDCZc_  
Hza{"I*^  
i]xyD'0  
三. 动工 Exk[;lI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  t\u0\l>  
lSl=6R  
> : \lDz  
'$4o,GA8  
template < typename T > z8jQaI]j  
class assignment tAc[r)xFw  
  { ZuILDevMD  
T value; 9LzQp`In  
public : lhJT&  
assignment( const T & v) : value(v) {} c,4UnEoCR  
template < typename T2 > EC&w9:R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uiM*!ge  
} ; rhwY5FD?  
d%5QEVV  
rp.JYz,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4AzS~5S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gmy_ZVU'  
IP/ zFbc  
Rr(,i%fu  
~vBmW_j  
  class holder 3[aCy4O  
  { P+,\x&Vr  
public : ep>S$a*|  
template < typename T > U!^\DocAY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fMI4'.Od  
  { 5;C+K~Y  
  return assignment < T > (t); jsfyNl? 6  
} w/E4wp  
} ; q-X)tH_+w@  
|OhNQoTY  
Xn9TQ"[4  
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: C]\r~f  
h+}`mi  
  static holder _1; %Mz(G-I.\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `A$yF38!  
mEr* n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ub0]nov  
而不用手动写一个函数对象。 buG0#:  
"JKrbgN@;L  
T&X*[kP  
M($dh9A_  
四. 问题分析 !+=jD3HTJ  
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。 ?4(uwX p  
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。 a[[u>oHyd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j*rra  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UYD(++  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z?O aY4  
lm o>z'<  
五. 问题1:一致性 Xc"S"a^\%  
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?| TY5<hPU=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2?nK71c"  
U}_l]gNn  
struct holder $xa#+  
  { 7V%}U5  
  // CKmoC0.  
  template < typename T > MjQKcL4%7  
T &   operator ()( const T & r) const Vq -!1.v3  
  { rwv_ RN  
  return (T & )r; 2.Th29]  
} "Z#97Jc+J  
} ; Etg'"d@[  
>-c;  
这样的话assignment也必须相应改动: v|<Dc8i+  
71m dU6Kq  
template < typename Left, typename Right > blk ~r0.2  
class assignment :L&-  
  { LoPWho[8  
Left l; 3)Wi? -  
Right r; 7-nwfp&|$  
public : ,H'O`oV!1E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A d=NJhzl  
template < typename T2 > 9<W0'6%{/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i:ZpAo+Z{  
} ; tE/j3  
'd D d9  
同时,holder的operator=也需要改动: ~^UQw? ;  
m%X~EwFc.  
template < typename T > v1 d]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K%Vl:2#F  
  { ICTl{|i ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]<WKi=  
} XuVbi=pN.2  
%($sj| _l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 hIuK s5`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H :}|UW  
h?p&9[e`  
return l(rhs) = r; @D[jUC$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。 t.v@\[{ -  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S6*3."Sk  
W1w)SS  
template < typename Tp > 24}r;=U  
class constant_t gxycw4kz  
  { Sx5r u?$.  
  const Tp t; wv # 1s3  
public : ]/XNfb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^ D/:[  
template < typename T > rgWGe6;!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CD:@OI  
  { J0~Ha u  
  return t; Qb!9QlW  
} C%85Aq*4  
} ; T+8F'9i`  
?dVF@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T_lexX[\  
下面就可以修改holder的operator=了 ' ^^]Or  
O~.A}  
template < typename T > /lCn^E6-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z,.*!S=?h  
  { Vf`n>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %u-l6<w# R  
} BI?M/pIm  
g<-x"$(C&  
同时也要修改assignment的operator() f>g>7OsD]  
'QFf 7A  
template < typename T2 > ,9^wKS!7$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =5a~xlBjD  
现在代码看起来就很一致了。 Q+*o-  
"<SK=W  
六. 问题2:链式操作 H1N_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4nzUDeI3MG  
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。 s(q\!\FS  
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。 V/j+Z1ZW  
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。 7z9gsi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k%?wNk>  
}rz}>((ZHF  
template < typename T > yHT8I  
struct result_1 @]" :3  
  { ~T7\lJ{%G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  S =!3t`  
} ; ?*zRM?*  
|d?0ZA: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: rLGh>bw#`3  
r4D*$H-rR  
template < typename T > hhLEU_U  
struct   ref HA&][%^  
  { 'oBT*aL  
typedef T & reference; ~rN~Ql%S  
} ; GxL5yeN@(  
template < typename T > C s?kZ %  
struct   ref < T &> i=#<0!m  
  { 'Pk ( 1:  
typedef T & reference; } :P/eY  
} ; !run3ip`Z  
 }bz v&k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X3 D(2W  
%,Xs[[?i  
template < typename T > /KFCq|;7s,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3#}5dO  
  { ?u{y[pI6  
  return l(t) = r(t);  ~,Ck  
} Ho9 a#9  
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。 O+A/thI%*S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TXD\i Dq  
n,SDJsS^  
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 JL45!+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  T},Nqt<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "l6v[yv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xG@zy4  
最后的布局是: [vV]lWOp'  
                Add f mILkXKz  
              /   \ dp\pkx7  
            Divide   5 M^DYzJ  
            /   \ {SVd='!V  
          _1     3 $q);xs  
似乎一切都解决了?不。 +K,]#$k  
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。 P#]%C  
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。 %b<cJ]F  
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: ?NoG.  
V\r!H>  
template < typename Right > WQv%57+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i9+(gX(t  
Right & rt) const A q;]al  
  { TC;2K,.#k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,rx?Ig}k z  
} gTcLS|& H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #?-2f{  
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。 . S4Xw2MS  
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。 MX2 Zm  
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。 //S/pCqED  
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。 NPF"_[RoeV  
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? BWV)> -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: YYwFjA@  
Ugzq;}V#  
template < class Action > 8`l bKV  
class picker : public Action :1NF#-2\f  
  { Y4 q;  
public : qKag'0e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >J,Rx!fq3  
  // all the operator overloaded '|V"!R)  
} ; [Zc8tE2oN  
~{lSc/SP|  
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。 w'E&w)Z]  
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: X<{kf-GP  
aGY R:jR$  
template < typename Right > p(o"K@I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #InuN8sI  
  { 2>3#/I9Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +j Z,vKr  
} |#G.2hMFr  
]/&qv6D*d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5'>DvCp%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。 ,xmmS\  
DtLga[M  
template < typename T >   struct picker_maker VJquB8?H  
  { %" kF i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r/o1a't;  
} ; uL| Wuq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o6L\39v_  
  { &-M>@BMy  
typedef picker < T > result; Bc{j0Su  
} ; sI>I  
r$<-2lW  
下面总的结构就有了: KCEBJ{jM  
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。 s?r:McF`  
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。 6Q\0v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9n\:grW  
至此链式操作完美实现。 ;w0|ev 6|  
;pn*|Bsq  
t+7|/GLs2  
七. 问题3 eQK}J]S<  
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。 `wIMu$i  
W%Jw\ z=  
template < typename T1, typename T2 > &d}1) ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o%Ubn*  
  { "QCtF55X&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E<6Fjy  
} }XHB7,  
BJA&{DMHm  
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: DAYR=s  
i3 ?cL4  
template < typename T1, typename T2 > -;T!d  
struct result_2 {yj8LxX^  
  { (.r9bl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R-%v??  
} ; &|6 A 8,  
ha Tmfh_|  
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? #GoZH?MAF  
这个差事就留给了holder自己。 7S^ba  
    gl.uDO%.  
(^),G-]  
template < int Order >  S(* u_  
class holder; YF)uAJAk  
template <> barY13)$U  
class holder < 1 > U1oZ\Mh  
  { )I&,kH)+  
public : ,hO*W-a% 1  
template < typename T > ;iB9\p$K)  
  struct result_1 4\?z^^  
  {  DT2uUf  
  typedef T & result; (3. B\8s  
} ; }.ZT?p\  
template < typename T1, typename T2 > 8/i];/,v*M  
  struct result_2 &oJ1v<`  
  { 5f#N$mh  
  typedef T1 & result; 2lb HUK  
} ; z8VcV*6  
template < typename T > '.{tE*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dUvgFOy|P  
  { G+5_I"`W  
  return (T & )r; As}3VBd  
} ^$>Q6.x?*)  
template < typename T1, typename T2 > Chso]N.1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `eo$o!  
  { r$Gz  
  return (T1 & )r1; ,_wpYTl*X  
} P]A~:Lj  
} ; +Oxw?`I$  
0gevn  
template <> -!bfxbP  
class holder < 2 > 4`X]$.  
  { b7uxCH]Z  
public : Cf~ vT"  
template < typename T > LdH23\  
  struct result_1 tZL|;K  
  { s@$SM,tnn  
  typedef T & result; 6x*$/1'M3;  
} ; 4lp9 0sa  
template < typename T1, typename T2 > D*_Z"q_B  
  struct result_2 &eA!h  
  { " J4?Sb<  
  typedef T2 & result; S'  <X)  
} ; 6P$jMjs  
template < typename T > G~ONHXL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GEs5@EH  
  { ?S8_x]E  
  return (T & )r; 5$PDA*]9  
} 5+Ld1nom  
template < typename T1, typename T2 > 7QX p\<7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jx+e_k$gHO  
  { nSSj&q-O  
  return (T2 & )r2; oR@emYL  
} l_lK,=cLj+  
} ; y$,j'B:;4m  
=".sCV9"N  
Dug{)h_2  
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> >。 AqZ()p*z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )x<oRHx]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F?c : ).g  
xoB "hNIX  
return l(i, j) = r(i, j); w3>.d(Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [G<SAWFg7  
@{ CP18~:  
  return ( int & )i; UCBx?9O/0  
  return ( int & )j; $/)0iL{0  
最后执行i = j; <)]j;Tl  
可见,参数被正确的选择了。 o4qB0h  
.-mlV ^  
9Od|R"aS|  
qmF+@R&^i  
.L=C7w1  
八. 中期总结 =7vbcAJ\  
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: 95IR.Qfn!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Rq[VP#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gyT3[*eh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lHc|: vG?  
4 yDWVd;  
y**>l{!!  
+eVm+4WK  
":vF[6K6  
3bK=Q3N  
九. 简化 8h{;*Wr-  
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。 1\LK[tvh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @tfatq+q  
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}_d&.DbF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =vD}O@tN  
  +-*/&|^等 $.Qu55=z<  
2. 返回引用。 ~E3"s  
  =,各种复合赋值等 a IgV"3  
3. 返回固定类型。 WW3! ,ln_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o%3VE8-  
4. 原样返回。 j\%m6\{n|  
  operator, =|O><O|  
5. 返回解引用的类型。 "tUc  
  operator*(单目) " o>` Y  
6. 返回地址。 y"nL9r.,:  
  operator&(单目) ,0^9VWZV  
7. 下表访问返回类型。 5cZKk/"Ad}  
  operator[] KKGwMJku}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JrJTIUf_  
  operator<<和operator>> mKZ^FgG  
"SFs\] Z  
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。 <,+6:NmT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m'"Ra-  
?y4vHr"c  
template < typename Left > |W;EPQ+<  
struct value_return LT:*K!>NOL  
  { x67,3CLy?  
template < typename T > )A*Sl2ew  
  struct result_1 ?t"bF:!  
  { +l@+e_>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dY$jg  
} ; - * _"ZgE  
U\`yLsKvH`  
template < typename T1, typename T2 > q,fk@GI'2  
  struct result_2 =G-u "QJ6  
  { E|BiK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eSA%:Is.  
} ; /GU%{nT  
} ;  |7wiwdD"  
V~ [I /Vi  
1Jn:huV2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2@+ MT z  
%q5iy0~P  
下面我们来剥离functor中的operator() 5%%A2FrB.S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OJ4-p&1  
5c+7c@.  
return l(t) op r(t) v}^ f8nVR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !Z`xwk"!  
return op l(t) `^1&Qz>  
return op l(t1, t2) tX.{+yyU  
return l(t) op 3I.0uLjg^  
return l(t1, t2) op oQ_n:<3X  
return l(t)[r(t)] cwKOE?!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -nKBSls  
J6*B=PX=(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ykt(%2L  
单目: return f(l(t), r(t)); n+;PfQ|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xn:ac^  
双目: return f(l(t)); G##^xFx  
return f(l(t1, t2)); &`A2&mZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Co^a$K  
D[iIj_CKQ  
struct meta_divide "Gm:M  
  { !>L+q@l)  
template < typename T1, typename T2 > ?.&?4*u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tmf= 1M  
  { wJF Fg :  
  return t1 / t2; x1ID6kI[{*  
} ky5gU[  
} ; DozC>  
uyDYS  
这个工作可以让宏来做: 4!r> ^a  
q'p>__Ox  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %D:5 S?{  
template < typename T1, typename T2 > \ 4uUR2J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )B' U_*  
以后可以直接用 # pz{,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ofA6EmQ37  
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 G$HLta  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,*$/2nB^  
tXIre-. 2}  
#O .-/&Z  
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 D7Nz3.j  
j']Q-s(s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y Yvv;E  
class unary_op : public Rettype sP NAG  
  { > AV R3b  
    Left l; jn;b{*Lf  
public : Y)L\*+ >"[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5bzYTK&-  
WsCzC_'j.  
template < typename T > ^2PQ75V@.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l C|{{?m  
      { +/Lf4??JV  
      return FuncType::execute(l(t)); fKY1=3  
    } :4D#hOI  
7l})`> k  
    template < typename T1, typename T2 > 4IYC;J2L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K!9rH>`\  
      { |V|)cPQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tK|hC[  
    } cMEM}Qh T  
} ; vAE?^*F  
(u >:G6K  
kty,hAXe  
同样还可以申明一个binary_op Px4 zI9;cB  
u? f3&pA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #dGg !D  
class binary_op : public Rettype PHa#;6!5  
  { r}~l(  
    Left l; dkQA[/k  
Right r; nA]dQ+5sT  
public : BVC{Zq6hi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fq5);sX=  
0OMyE9jJJ  
template < typename T > []Z| *+=Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q t}[M|Q^r  
      { yf=ek= =  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9e Dji,  
    } >P=xzg79  
lC1X9Op  
    template < typename T1, typename T2 > xy|-{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GfQP@R"  
      { /j' We-C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZtEHP`Iin  
    } `q exEk@S  
} ; ZX.VzZS  
!+M H?A  
Dg#Ab8  
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 #V8='qD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,9#G/nF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k- sbZL  
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。 " I@Z:[=2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^U_B>0`ch  
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。。。 )vS## -[_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pKMf#)qm  
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) 7@vc Qv kC  
下面是修改过的unary_op *k'9 %'<  
j86s[Dty  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I01On>"@7  
class unary_op i*Y/q-N|  
  { 't{=n[  
Left l; U &Ay3/  
  \+MR`\|3  
public : yHt63z8'  
,[bcyf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'EREut,>'  
_uHyE }d  
template < typename T > kQIWDN  
  struct result_1 fINM$ 6  
  { cx2s|@u0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $Y,]D*|"K  
} ; $vy.BY Fm  
#OWwg`AWv  
template < typename T1, typename T2 > ~ilbW|s?=k  
  struct result_2 B>Nxc@=D  
  { `s:| 4;.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .(S,dG0P  
} ; /p>"|z  
~N'KIP[W  
template < typename T1, typename T2 > XE$eHx3;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e`$v\7K  
  { 3<+l.Wly  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l}(~q!r  
} O:7y-r0i  
6g$04C3tHi  
template < typename T > ~*B1}#;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lGLZIp  
  { ']vX  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Y!Z3CK  
} )X^nzhZ2O"  
TTE#7\K~B  
} ; +]]wf'w  
g'Xl>q  
c= a+7>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug C#I),LE|d{  
好啦,现在才真正完美了。 ;#~ !`>n?  
现在在picker里面就可以这么添加了: (tq)64XVz  
9D#PO">|  
template < typename Right > "4t Ry9q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *h =7:*n  
  { x(b&r g.-0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RPiCXpJv&  
} ~4`wfOvO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2%8N<GW.F  
*Nt6 Ufq6  
4UL-j  
I$ mOy{/#  
Ew:JpMR  
十. bind AN~1E@"  
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。 `z=MI66Nl  
先来分析一下一段例子 <![T~<.  
ZY/at/v  
,OasT!Sr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sG VC+!E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MJg^ QVM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f8&=D4)-w  
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。 ixS78KIr  
我们来写个简单的。 D!m hR?t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4_"ZSVq]#  
对于函数对象类的版本: `\Npu  
|M K-~ep  
template < typename Func > 5%>U.X?i  
struct functor_trait _>`0!mG  
  { X&lkA (  
typedef typename Func::result_type result_type; ,!Hl@(  
} ; #SqOJX~Q  
对于无参数函数的版本: 9xKFX|*$  
XW#4C*5?d  
template < typename Ret > z H \*v'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e.jgV=dT-  
  { !J71[4t  
typedef Ret result_type; WWO jyj  
} ; TRq~n7Y7C  
对于单参数函数的版本: !c&^b@ yw  
( ~OwO_|3  
template < typename Ret, typename V1 > Rxli;blzi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U=yD!  
  { uo{QF5z]  
typedef Ret result_type; =az$WRV+7!  
} ; aFSZYyPxwv  
对于双参数函数的版本: Fu`g)#Z  
I&xRK'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q.|2/6hD7[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {'ZnxK'  
  { o&AUB` .9~  
typedef Ret result_type; A |&EI-In  
} ; VC+\RB#:-  
等等。。。 ;|^fAc~9{r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *@ o3{0[Z  
@1 +/r?b  
template < typename Func > WIGb7}egR  
struct func_return t!=S[  
  { fBF}-{VX(  
template < typename T > k@Tt,.];  
  struct result_1 "_l[4o[D  
  { 0PfFli`2;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @<PL  
} ; 4Oy c D  
_YJwF1e+M  
template < typename T1, typename T2 > vLke,MKW  
  struct result_2 fU}w81oe  
  { i!HGM=f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lf-8G5G  
} ; #SXXYh-e  
} ; 4|e#b(!  
Ov|j{}=L=9  
{k*_'0   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h>/ViB@"W|  
vuZ<'?Nm  
template < typename Func, typename aPicker > fkG8,=  
class binder_1 xH0/R LK3J  
  { eXd(R>Mx  
Func fn; NLpD,q{  
aPicker pk; G#V22Wca8  
public : e>^R 8qM?  
P2p^jm   
template < typename T > } :mI6zsNj  
  struct result_1 _e 3'f:  
  { $!f$R`R^Q\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; la4 ,Z  
} ; }rE|\p>  
GEA;9TU|V  
template < typename T1, typename T2 > M($},xAvDU  
  struct result_2 > 95Cs`>d  
  { (`NRF6'&1L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P Cf|^X#B  
} ; wl%1B64  
LJy'wl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #dft-23  
JK(&E{80  
template < typename T > $VA4% 9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jveRiW@  
  { =/;_7|ssd  
  return fn(pk(t)); P1QJ'eC;T  
} Kq$Zyf=E  
template < typename T1, typename T2 > ie!4z34  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W!k6qTz)  
  { }D^Gt)   
  return fn(pk(t1, t2)); #+;=ijyF  
} 6`C27  
} ; o^?{j*)g  
WI6E3,ejB1  
K*9b `%  
一目了然不是么? =;H'~  
最后实现bind n@Ag`}  
CnH R&`  
o FLrSmY)E  
template < typename Func, typename aPicker > 1aE/_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lvq]SzOw  
  { FQFENq''B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ej;ta Kzj  
} pJz8e&wyLM  
{yHfE,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o0'av+e7  
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。 \bOjb\ w$  
fhmr*E'J  
十一. phoenix -z$0S%2?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .;b> T  
w8 $Qh%J'<  
for_each(v.begin(), v.end(), 6iG<"{/U5  
( M 9#QS`G  
do_ p|d9 g ^  
[ =!^iiHF  
  cout << _1 <<   " , " [,^dM:E/  
] 3 ms/v:\  
.while_( -- _1), CD_f[u  
cout << var( " \n " ) \z9?rvT:  
) X{}#hyYk"  
); 4E>(Y98  
Y:,R7EO{!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }i&dZTBGW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dSVu_*y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k~f+LO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +{%(_ <  
\bic.0-  
Wp}9%Mq~Jy  
template < typename Cond, typename Actor > \`&pk-uW  
class do_while P(epG?Qg  
  { _}@n_E  
Cond cd; Wk?|BR]O  
Actor act; Vb^s 'k  
public : 4i/q^;`  
template < typename T > 0>=)  
  struct result_1 #2jn4>  
  { *\KMkx  
  typedef int result_type; Hi_Al,j:  
} ; RYl3txw  
_[i=TqVmf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !rg0U<bO!  
@>2rz  
template < typename T > _c8.muQ<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 82za4u$q#  
  { 3:joSQa  
  do M/a/H=J  
    { C;q}3c*L  
  act(t); _(`X .D  
  } :ECK $Cu  
  while (cd(t)); =9 M|o0aY  
  return   0 ; +?Jk@lE<  
} =jIT"rk  
} ; V`,[=u?c  
n>:c}QAJH  
8EG8!,\I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cw[Od"B\?U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #A/J^Ko  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tH,K\v`f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~,!hE&LE~  
下面就是产生这个functor的类: NB5L{Gf6-  
OF<n T  
@MZ6E$I  
template < typename Actor > x;FO|fH  
class do_while_actor mnQjX ?  
  { 2${,%8"0s  
Actor act; m0\"C-Bk  
public : 9U9c"'g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .;Utkf'I  
p (xD/E  
template < typename Cond > 4zqE?$HM'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \kV7NA  
} ; uP{+?#a_-\  
P}+|`>L  
xUo)_P\_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,rFLpQl  
最后,是那个do_ vg:J#M:  
.l( r8qY#  
b6!Q!:GO&  
class do_while_invoker $sc8)d\B  
  { y:|.m@ j1  
public : ?Y0$X>nm  
template < typename Actor > x|v[Dxf]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M,\|V3s  
  { )/WA)fWkT  
  return do_while_actor < Actor > (act); _UBJPb@=U  
} ^dUfTG9{  
} do_; p=-B~:  
F*4Qa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |T$a+lHMD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eW"x%|/Q7  
最后来说说怎么处理break和continue D;^ZWz0  
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。 ;%rs{XO9  
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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