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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tB/'3#o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eX3|<Bf  
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, (\o &Gl  
4E 0 Y=  
RJa1p YK  
[MI?  
  class filler vL ]z3  
  { +txHj(Y`  
public : qtYVX:M@,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5q95.rw  
} ; *h)|K s  
-*AUCns#  
2'T uS?  
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: :vo#(  
C $*#<<G  
ay`A Gr  
-![>aqWmj1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rcU*6`IWA  
E*G {V j  
aYrbB#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fj:q_P67o  
gBd@4{y6C.  
)7;E,m<:tO  
i{2ny$55h  
二. 战前分析 F$nc9x[S  
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。 ;!Q}g19C  
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 Qf.]Mw?Bm  
+V;@)-   
6X[Mn2wYW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >))K%\p   
  /* --------------------------------------------- */ MYMg/>f[  
vector < int *> vp( 10 ); kS1?%E,)q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C<yjGt VD  
/* --------------------------------------------- */ &E0L 2gbI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;q&2$Mb  
/* --------------------------------------------- */ " gQJeMU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z>(K|3_  
  /* --------------------------------------------- */ t~kh?u].j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'wd&O03&  
/* --------------------------------------------- */ TS49{^d$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C|-QU  
\SyG#.$  
. l-eJ  
R}T\<6Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: tr@)zM GB  
1._1, _2是什么? ,ocAB;K  
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。 {jOV8SVL  
2._1 = 1是在做什么? B*&HQW *u  
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。 Ac8t>;=&  
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。 b/6!>qMMk%  
),5|Ves;t[  
1dl(`=^X  
三. 动工 Sgq" 3(+%,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v&r\Z @%  
0+3{fD/  
]CGH )4Pe  
:]uz0s`>  
template < typename T > YlJ_$Q[  
class assignment Apbgm[m|{  
  { |<!xD iB  
T value; q"$C)o  
public : n# "N"6s  
assignment( const T & v) : value(v) {} G6q*U,  
template < typename T2 > g66x;2Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BXa.XZ<n(  
} ; aK?PK }@  
ykD-L^}  
0P^&{ek+)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?L+|b5RS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $8WeWmY  
Rg%Xy`gS  
3S{3AmKj?  
^F g!.X_  
  class holder \W+Hzf] W#  
  { :@#6]W  
public : 7_CX6:  
template < typename T > 5 [X,?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3='Kii=LA  
  { eZMfn$McJv  
  return assignment < T > (t); <K {|#ND#  
} 7_c/wbA#me  
} ; {Y1&GO;  
I]6,hygs  
a Juv{  
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: @Zw[LIQ*  
mu$rG3M  
  static holder _1; (7w95xI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K:54`UJ  
v(~EO(n.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ls/*&u  
而不用手动写一个函数对象。 |u_fVQj  
d5#z\E??  
&x)nK  
>9,:i)m_  
四. 问题分析 0S&C[I o6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K96N{"{iI%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _3zJ.%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mk8k,"RG&Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9\!=i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?yKG\tPhM  
`2hLs _  
五. 问题1:一致性 ;!,I1{`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .Z(Q7j^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (N?nOOQ  
*X8Pa ;x  
struct holder EL(B XJrx{  
  { !112u#V  
  //  I|. <  
  template < typename T > Xh@;4n  
T &   operator ()( const T & r) const a^7QHYJ6  
  { b]g#mQ  
  return (T & )r;  V0!kvIv  
} `Ln1g@  
} ; JQ9+kZ  
j9f[){m`  
这样的话assignment也必须相应改动: "GX k;Y  
N14Q4v-*x  
template < typename Left, typename Right > F0ylJ /E  
class assignment hq?F8 1  
  { ZwM d 22  
Left l; =}'7}0M_=  
Right r; 2?kVbF  
public : R{UZCFZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zx^R-9  
template < typename T2 > cp2a @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *0x!C8*`Xe  
} ;  TUq ,  
e, }{$HStZ  
同时,holder的operator=也需要改动: X/FRe[R  
G6pR?K+  
template < typename T > DWupLJpk;c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +do* C =z  
  { RmJ|g<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J~)JsAXAI  
} ^f9>tI{  
`$XgfMBf |  
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。 {m/KD 'b_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ce7 $# #f  
Q} |0  
return l(rhs) = r; 8 @r>`c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !im%t9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y(X^wC  
?d_vD@+\  
template < typename Tp > c3(0BSv  
class constant_t s:ojlmPb  
  { YM#J_sy@J.  
  const Tp t; ';LsEI[  
public : {EJ+   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FTu<$`!1L  
template < typename T > &Z%'xAOGR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j-zWckT{  
  { 'j;i4ie>*x  
  return t; ?dmw z4k0  
} n^` `)"  
} ; #rQT)n  
,qj M1xkL$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T;v^BVn  
下面就可以修改holder的operator=了 nPhREn!  
!eP0b~$/^J  
template < typename T > wlpcuz@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K~+x@O*  
  { A>6_h1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Awe'MGp%  
} x\pygzQ/  
]F #0to  
同时也要修改assignment的operator() f{U,kCv  
Ict+|<f  
template < typename T2 > `HILsU=|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oI"gQFGu`u  
现在代码看起来就很一致了。 f!G%$?]  
;ZTh(_7  
六. 问题2:链式操作 p1s|JI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'y7<!uo?  
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+l>@wa)|  
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。 eBqF@'DQ  
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。 3935cxT1U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aT8A +=K6  
H>wXQ5?W;  
template < typename T > D0yH2[j+  
struct result_1 o<rbC < U  
  { !L)yI#i4C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `+(4t4@ew  
} ; EUS^Gtc  
1-Q>[Uz,  
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: ceAefKdb  
Ryn@">sVI  
template < typename T > u?KG%  
struct   ref M1I4Ot  
  { tDtqTB}  
typedef T & reference; A+VzpJ~  
} ; ^+Njz{rpG  
template < typename T > z5W;-sCz  
struct   ref < T &> n +dRAIqB  
  { 5"w%  
typedef T & reference; Tx(=4ALY  
} ; eNrwkV^  
c+jnQM'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZWx4/G  
@}{Fw;,(7n  
template < typename T > 8KWhXF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |`Be(  
  { qG0gc\C}  
  return l(t) = r(t); i8.OM*[f  
} RY*yj&?w [  
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。 x5,|kJ9S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cBU@853  
<<6gsKP  
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 L>!MEMqm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1wW4bg 5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X:W}S/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r]&&*:  
最后的布局是: <n0j'P>1  
                Add :KsBJ>2ck  
              /   \ s "l ^v5  
            Divide   5 F>at^6^  
            /   \ ]CgZt' h{  
          _1     3 jyC>~}?  
似乎一切都解决了?不。 hcQv!!Q"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。 |2&|#K4k^  
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。 BA_l*h%=Cc  
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: }te dh  
BF U#FE)s  
template < typename Right > >2tosxH M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  3,Bm"'b6  
Right & rt) const _? u} Jy_  
  { `;&=m, W'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r8!M8Sc  
} +N!/>w]n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #M92=IH  
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。 D$SO 6X~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o Hrx$>W]  
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。 nG"Ae8r  
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。 }:+P{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a!:R_P}7  
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: LsNJ3oy  
HA. O"A8`  
template < class Action > bc\?y2 3  
class picker : public Action Do;rY\sY  
  { }j,G)\g#  
public : s4>xh=PoJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yq:TW eZD  
  // all the operator overloaded e{0O "Jd`  
} ; _x?S0R1  
m\ /V0V\  
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。 7s1LK/R|u  
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: NjSjE_S2B8  
Fprhu;h  
template < typename Right > cS"PIelR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {1W,-%  
  { %$F\o1S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K|.!)L  
} XPcx"zv\  
*. ; }v@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5v#_2Ih  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]yA_N>k2K  
^X slj  
template < typename T >   struct picker_maker SMh[7lU`  
  { }Yp]A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =JB1]b{|  
} ; 1iE*-K%Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U KdCG.E9^  
  { jI807g+  
typedef picker < T > result; vC5y]1QDd  
} ; CB?,[#r5f  
,T7(!)dR  
下面总的结构就有了: L!kbDbqn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )nUTux0K\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Y--Uo|H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xsXf_gGu  
至此链式操作完美实现。 D~%h3HM  
pw1&WP&?3  
{NV=k%MTmi  
七. 问题3 g [+_T{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xr-v"-  
j es[a  
template < typename T1, typename T2 > cGe-|>:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:sQ]S/Er  
  { ^ZO3:"t!w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1(WNrVm;  
} %R1$M318  
-j"2rIl4#  
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: l&v&a!EU  
ZNG{:5u,  
template < typename T1, typename T2 > 6o ]X.plr  
struct result_2 k%lz%r  
  { }4"T# [n#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F#Xzh Ds  
} ;   |HB  
nD;8)VI'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? fHwr6"DJ  
这个差事就留给了holder自己。 yn-TN_/Y,  
    \~'+TW  
P[C03a!lXg  
template < int Order > D[}qhDlX  
class holder; VcR(9~  
template <> kc70HrG  
class holder < 1 > 4f> s2I&pQ  
  { %q 7gl;'  
public : n+uDg  
template < typename T > "+J[7p}`@  
  struct result_1 I%31MU9  
  { 4vRIJ}nQ  
  typedef T & result; _D?`'zN  
} ; Ie8jBf -  
template < typename T1, typename T2 > fQOh%i9n5  
  struct result_2 :i:M7}r  
  { `@|Kx\y4=j  
  typedef T1 & result; ?AJE*=b  
} ; }F4   
template < typename T > *^P$^lm?S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T)PH8 "  
  { t@\op}Z-M  
  return (T & )r; 6H}8^'/u  
} :0RfA%  
template < typename T1, typename T2 > U49 `!~b7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +cnBEv~y  
  { q%A.)1<'_  
  return (T1 & )r1; lGtTZ cg  
} " )_-L8  
} ; [boB4>.  
S^4T#/  
template <> "kT?9&  
class holder < 2 > wsLfp82  
  { Ykd< }KE>  
public : <v =T31aS  
template < typename T > X6Hd%}*mN  
  struct result_1 !c8hER!  
  { T.p:`}Ma  
  typedef T & result; j:6VWdgq  
} ; )w++cC4/5  
template < typename T1, typename T2 > :=K <2  
  struct result_2 byUstm6y  
  { B)4>:j:{?W  
  typedef T2 & result; )mw&e}jRV  
} ; N/&t) 7  
template < typename T > 41V}6+$g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +Qe&#"O0  
  { Iz[T.$9  
  return (T & )r; B#U:6Ty  
} #$[}JiuL/  
template < typename T1, typename T2 > ]#VNZ#("  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U}Aoz|  
  { E|fQbkfw  
  return (T2 & )r2; J<'I.KZ\z  
} I2PFJXp_]n  
} ; S*-/#j  
hO@VYO   
7D%}( pX  
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> >。 a yQB@2%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;K9rE3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1Xi.OGl  
zn@yt%PCV  
return l(i, j) = r(i, j); + (|6Wv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JxM[LvVi  
cc^[ u+  
  return ( int & )i; y=)xo7 (  
  return ( int & )j; h!L6NS_Q,  
最后执行i = j; 5==}8<$  
可见,参数被正确的选择了。 H_CX5=Nq^  
u`2[V4=L  
06#40-   
$h( B2  
"2'pS<|  
八. 中期总结 }QqmDK.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `fRp9o/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <) ` ?s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y([YDn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eJ23$VM+9  
Cg! ]x o  
h NCoX*icd  
|NZVm}T  
\Y{^Q7!>:8  
&m>sGCZ  
九. 简化 ?$#,h30  
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。 nBA0LIb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?{ 0MF  
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: {yPiBu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hvS4"% \  
  +-*/&|^等 Zh]FL8[ nc  
2. 返回引用。 (haYY]W\  
  =,各种复合赋值等 @m=xCg.Z  
3. 返回固定类型。 b&V}&9'[M;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _26<}&]b*  
4. 原样返回。 =R  <X!@  
  operator, /T_ G9zc  
5. 返回解引用的类型。 c= }#8d.  
  operator*(单目) LZB=vc|3/  
6. 返回地址。 5fdB<& 9  
  operator&(单目) XOe8(cXa9  
7. 下表访问返回类型。 j}CZ*  
  operator[] yLI)bn!"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I,@f*o  
  operator<<和operator>> AGe\PCn-  
tJQFhY  
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。 d}.*hgk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jxU z-U-  
~ j`; $o  
template < typename Left > A#y,B  
struct value_return FesXY856E  
  { [Ie;Jd>gG  
template < typename T > x]Nk T  
  struct result_1 |aT&rpt   
  { A80r@)i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ; SS/bS|  
} ; #0WGSIht<  
d,_Ky#K5b  
template < typename T1, typename T2 > n!r<\4I  
  struct result_2 _U"9#<  
  { Q3$AL@".  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &z@~n  
} ; &pCNOHi|  
} ; [a<u cJ  
XPhC*r  
)r)3.|wJm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H 40~i=.  
7( &\)qf=n  
下面我们来剥离functor中的operator() !`rR;5&sT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^rmcyy8;g  
?J<V-,i  
return l(t) op r(t) .FarKW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l1&NU'WW  
return op l(t) ;w/|5 ;{A;  
return op l(t1, t2) NT^m.o~4  
return l(t) op LB1AjNJ  
return l(t1, t2) op "lFS{7  
return l(t)[r(t)] ^11y8[[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6i6m*=h  
9Dq^x&z(  
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: u]W$' MyY  
单目: return f(l(t), r(t)); g8JO/s5xV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <@DF0x!  
双目: return f(l(t)); O]>FNsh!  
return f(l(t1, t2)); LovVJ^TD0i  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^Lx(if WJ  
,co~@a@9  
struct meta_divide &X^ -|7~N  
  { YTc X4cC  
template < typename T1, typename T2 > {xFgPtCM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zT\nj&7  
  { [ p+]H?(A  
  return t1 / t2; [IF5Iv\b  
}  =V- ^  
} ; 8gQg#^,(t  
[O"9OW'2!B  
这个工作可以让宏来做: k//l~A9m  
X7cqAi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |4J ;s7us  
template < typename T1, typename T2 > \ 3KyIBrdi?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +:a#+]g  
以后可以直接用 =i4%KF9 x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ig Q,ZY1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >tmv3_<=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S~~G0GiW  
"~1{|lj|)  
A &d67,&B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4O TuX!  
r~K5jL%z9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZU=om Rh5  
class unary_op : public Rettype xppl6v(  
  { BwLggo  
    Left l; i#&iT P`  
public : 9h Jlc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hu ]l{TXi  
FN$sST  
template < typename T > eSqKXmH[m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ft&ARTsa*  
      { Io|3zE*<  
      return FuncType::execute(l(t)); m| /?((s  
    }  iI!MF1  
5^,"Ve|  
    template < typename T1, typename T2 > Qj1q x;S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jv,*rQH  
      { ftr8~*]O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9+"R}Nxv^  
    } ~ `xaBz0q  
} ; gMGX)Y ,=/  
AYVkJq?  
I"=a:q  
同样还可以申明一个binary_op qG]G0|f  
$ ?HOke  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n A<#A  
class binary_op : public Rettype F}f/cG<X  
  { c'wxCqnE   
    Left l; K&Sz8# +  
Right r; Q7!";ol2  
public : 1}7Q2Ad w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8_d>=*(  
dR9[K4`p/  
template < typename T > #nD]G#>e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #FZoi:'Q  
      { 4x2 ;@Pd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !08\w@  
    } T 5AoBUw  
A-&'/IHR"B  
    template < typename T1, typename T2 > )YtdU(^J$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?;bsg 9  
      { JO3x#1~;_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qg`8f?  
    } SHAC(3o /e  
} ; Rk8oshS+2  
QY^v*+lr\  
>" &&,~  
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 3pk=c-x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `W*b?e| H1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N wISf  
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$z).S?1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^$D2fS  
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。。。 /c&;WlE/n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r(VGdG  
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) Ft[)m#Dj`  
下面是修改过的unary_op l0v]+>1i:  
Ag82tDL[u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F?!X<N{  
class unary_op 1.U9EuI  
  { 1v?|n8  
Left l; [PhT zXt  
  O>M4%p  
public : Fv )H;1V  
s"xiGp9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )HL[_WfY  
Mb1K:U  
template < typename T > NbyXi3@v  
  struct result_1 ;bMmJ>[l-  
  { `{B<|W$=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W]-c`32~S  
} ; Qp5YS  
 j1sgvh]D  
template < typename T1, typename T2 > [b?[LK}.  
  struct result_2 ?r%kif)  
  { :~ ; 48m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B.oD9 <9  
} ; y.6Yl**l  
gz~)v\5D/  
template < typename T1, typename T2 > %8]~+ #]p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EQvZ(-_;4  
  { ?j:g.a+U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,WKWin  
}  9EU0R H  
s6YnNJ,SK  
template < typename T > {Rv0@)P$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XZew$Om[  
  { KB\A<(o,  
  return OpClass::execute(lt(t)); +FGw)>g8'm  
} 5/f"dX  
gNj~o^6|@  
} ; <`P7^ 'z!  
1oSU>I_i  
q(n PI  
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 0+m4 }]6l  
好啦,现在才真正完美了。 <W2 YG6^i  
现在在picker里面就可以这么添加了: dJf#j?\[  
_KSlIgQ }0  
template < typename Right > @@QB,VS;{<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ol#4AU`  
  { so]p1@K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RX cfd-us  
} FhAYk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Dx*tolF  
!=B=1th4  
r1R\cor  
tT`{xM  
D3 .$Vl,.  
十. bind G1?m}{D)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Mf_urbp]  
先来分析一下一段例子 EjjW%"C,  
1(4}rB3  
:vWixgLg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6qYK"^+xu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1m\ihU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L_(Y[!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /@xL {  
我们来写个简单的。 .{t]Mc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '1NZSiv+C?  
对于函数对象类的版本: hha!uD~(  
dZ;rn!dg>  
template < typename Func > s^lm 81;  
struct functor_trait ^a #  
  { C%T$l8$  
typedef typename Func::result_type result_type; \*i[m&3;q  
} ; ZhnRsn9  
对于无参数函数的版本: ;>jLRx<KC  
F*{1, gb  
template < typename Ret > mO0a: i!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I;rh(FMV  
  { N&YQZ^o  
typedef Ret result_type; E!]d?t3b  
} ; Zf *DC~E_  
对于单参数函数的版本: u7G9 eN  
f)9{D[InM^  
template < typename Ret, typename V1 > ZD`p$:pT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RuBL_Vi  
  { y-R:-K XH=  
typedef Ret result_type; JXKo zy41  
} ; me`|i-   
对于双参数函数的版本: %}ASll0uq  
"IMq +  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $QC^hC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /vrjg)fer  
  { J,,+JoD  
typedef Ret result_type; D]B;5f  
} ; |*te69RX  
等等。。。 5 cz6\A&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  97-=Vb  
3uJ>:,~r  
template < typename Func > T.B} k`$  
struct func_return A>Y!d9]ti  
  { E*]%@6tH  
template < typename T > LvbS")  
  struct result_1 ?I}0[+)V  
  { NWt5)xl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ou,Eu05jt'  
} ; &8'QD~  
aX,ux9#  
template < typename T1, typename T2 > k`;&??  
  struct result_2 _ H$^m#h  
  { y1*z," dx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GkYD:o=qx  
} ; `bMwt?[*  
} ; S/H!a:_5r  
QbG`F8dj  
}v$T1Cw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8B"my\  
6Cvg-X@  
template < typename Func, typename aPicker > M F_VMAq  
class binder_1 A;e0h)F$-  
  { <rAWu\d;  
Func fn; 6"PwOEt  
aPicker pk; n^:Wc[[m  
public : ~h@<14c{X  
u8sK~1CPf  
template < typename T > }\wTV*n`X  
  struct result_1 :j4i(qcF  
  { q A?j-H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 01AzM)U3"m  
} ; DY'1#$;  
ptvM>zw'~g  
template < typename T1, typename T2 > BzyzOtBp3L  
  struct result_2 0$e]?]X6  
  { y+K21(z.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  EWn\ ]f|  
} ; <h<4R Rj  
B%^ $fJ|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N%" /mcO  
,.PW qfb  
template < typename T > &bw ``e&c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Pf7YuUZZ  
  { #M5[TN!  
  return fn(pk(t)); Tt*n.HA  
} 9_5tA'Q  
template < typename T1, typename T2 > Wzx Dnd<B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 50J"cGs~  
  { Q?"-[6[v  
  return fn(pk(t1, t2)); @o6^"  
} 53jtwklA  
} ; o;<oXv  
MF%>avRj  
a eo/4  
一目了然不是么? BR[f{)a5  
最后实现bind b*@y/ e\u`  
?iQA>P9B  
A"` (^#a  
template < typename Func, typename aPicker > .f~x*@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q9mYhT/Im  
  { p/GYfa dU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~IP3~m D  
} ]'a9>o  
<+2M,fq+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "Ca?liy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _m8JU  
5 qW*/  
十一. phoenix v\gCgx=%j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -+#g.1UL/  
)/1,Ogb%_  
for_each(v.begin(), v.end(), Z-BPC|e  
( ;q6FdS  
do_ B\z4o\am%  
[ #H1ng<QV  
  cout << _1 <<   " , " E%E3h1Ua  
] g,seqh%  
.while_( -- _1), j)[ w X  
cout << var( " \n " ) '5vgpmn  
) 4lqowg0  
); q>X%MN y  
bWAVBF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qp@:Zqz8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wt@q+9:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {}TR'Y4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R0v5mD$:G  
z9#iU>@  
-{A!zTw1w  
template < typename Cond, typename Actor > *0aU(E #  
class do_while 6 NJ5v +  
  { WV'FW)%  
Cond cd; `1$7. ydQ  
Actor act; utz!ElzA  
public : h) . ([  
template < typename T > B3V=;zn3  
  struct result_1 tE: m& ;I  
  { %TA3o71  
  typedef int result_type; @pKQ}?  
} ; 5$|wW}SA  
}FTyRHD|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `Al5(0Q  
liUrw7,  
template < typename T > [foZO&+!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =O)dHY}  
  { !PzlrH)M=p  
  do u!X$M?D4  
    { uW8LG\Z>D5  
  act(t); [Yzh(a8  
  } coxMsDs  
  while (cd(t)); #.(6.Li  
  return   0 ; fdD?"z  
} U0+Hk+  
} ; C>qKKLZ  
s C9j73 vf  
.cQ<F4)!tu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [Pu~kiN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H?P:;1A]c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C NNyz$  
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。 mGXjSWsd  
下面就是产生这个functor的类: ^]$x/1I;  
kphv)a4z=  
( *(#;|m  
template < typename Actor > ^fLePsmd  
class do_while_actor \wxS~T<&L  
  { ]Xur/C2A  
Actor act; R18jju>Zr  
public : ov=[g l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fvy__ qcHi  
n0T\dc~  
template < typename Cond > aIv>X@U}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @}K'Ic  
} ; McgTTM;E  
%r0yBK2uOp  
3+<}Hm+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !po8[fz~x  
最后,是那个do_ <|M cE  
0@yHT-Dy  
J>YwMl  
class do_while_invoker !79^M  
  { 8Vkw vc  
public : gsn3]^X  
template < typename Actor > O;9'0-F ?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -;TqdL@  
  { SsDe\"?Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); ThX%Uzd"[;  
} ?v>!wuiP  
} do_; x.CNDG  
/HsJyp+t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b8QA>]6A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %pNK ?M+  
最后来说说怎么处理break和continue -v4kW0G  
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。 a W`q  
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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