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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A!lZyG!3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t#NPbLZ  
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, -<g9 ) CV5  
v vErzUxN  
cIU2qFn[  
Z<vz%7w  
  class filler A0{xt*g   
  { t!?`2Z5  
public : !l'nX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |;gx;qp4cN  
} ; EG{+Sz  
g257jarkMF  
J}V4.R5d  
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: ' @!&{N  
G@7^M}  
4:V +>Jt  
Jq_\r' YE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EavBUX$O  
B7\4^6Tx  
@yTu/U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZdW+=;/#  
/$; Z ~^P  
o-<i+To%  
yhH2b:nY(9  
二. 战前分析 qYoW8e   
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。 c~T {;  
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 :w^:Z$-hf  
392V\qtS  
7?fgcb3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zdP?HJ=F  
  /* --------------------------------------------- */ e9p/y8gC  
vector < int *> vp( 10 ); : /5+p>Ep}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MfQ0O?oBp  
/* --------------------------------------------- */ c&D+=   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <exCK*G  
/* --------------------------------------------- */ voZaJ2ho/O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k=)U  
  /* --------------------------------------------- */ Sm/8VSY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C >OeULD  
/* --------------------------------------------- */ Hca(2 ]T-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !{ &r|6  
x.1= QF{!  
Jk.x^  
=9&2udV1  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1RkN^FZOxq  
1._1, _2是什么? Trirb'qO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m-{DhJV  
2._1 = 1是在做什么? NZGO8u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ckX8eg!f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L91(|gQP  
sX?arI=_U  
LNL}R[1(  
三. 动工  *RY}e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g!0 j1  
h),;j`PrC  
IsE&k2 SD  
{tVA(&\<  
template < typename T > jnV#Q ;  
class assignment orJ|Q3c)d  
  { m]DP{-s4  
T value; {JWixbA  
public : T)tr"<F5NP  
assignment( const T & v) : value(v) {} [)`*k#.=  
template < typename T2 > P~(&lu/;P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :$Cm]RZ  
} ; !KV!Tkx h  
" lD -*e4  
zZ}. 2He8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Wi$?k {C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QmBHD;Gf  
Qe~C}j%  
51}C`j|V3{  
2K~v`c*4  
  class holder {:cGt2*~^  
  { $ (&uaDYv  
public : @#wG)TA  
template < typename T > HtN: v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @Hj]yb5  
  { |(~IfSE2  
  return assignment < T > (t); r%: :q^b3  
} Xp;'Wa"@  
} ; 6~ET@"0uK  
i(A `'V8GY  
<,Gjo]z  
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: %YxKWZ/?  
u9_? c G-  
  static holder _1; k1[`2k:Hk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e ,XT(KY  
Q*1Avy6]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); li3X}  
而不用手动写一个函数对象。 ",YNphjAn  
,,FhE  
c'$y_]  
8?~>FLWTXZ  
四. 问题分析 a[t"J*0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V xN!Ki=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 i@{b+5$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .9DhD=8aIO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Njo.-k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /p-k'387  
)m-(-I  
五. 问题1:一致性 25G~rklk  
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?| axG%@5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NrcV%-+u%  
lyowH{.N"3  
struct holder $1X !Ecq_  
  { m[ S1  
  // EhW@iYL  
  template < typename T > }lk9|U#6*`  
T &   operator ()( const T & r) const pJ?y  
  { V\Lh(zPt  
  return (T & )r; 7WV"Wrl]  
} %i&am=  
} ; MDpx@.A,  
+MS*YpPW  
这样的话assignment也必须相应改动: 5=s|uuw/  
RG1#\d-fE  
template < typename Left, typename Right > 'fb&3  
class assignment Ornm3%p+e  
  { lz).=N}m  
Left l; *E@as  
Right r; *eAt'  
public : +5ql`C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a/d8_(0  
template < typename T2 > nQw, /L k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ylmVmHmc  
} ; * se),CP!s  
iA2TvP#  
同时,holder的operator=也需要改动: m,J9:S<5;  
FOa2VP%  
template < typename T > s 4 Uk5<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Si;eBPFH  
  { kKQD$g.z6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %e: hVU  
} l) Cg?9  
g C@=]Y  
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。 1 RyvPP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o<S(ODOfi  
BBoVn^Z*R  
return l(rhs) = r; LZPLz@=&]  
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。 Yu9(qRK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Oi!uJofW  
GQkI7C  
template < typename Tp > ()$tP3 o  
class constant_t w3Qil[rg  
  { n\scOM)3  
  const Tp t; XQ k ,xQ  
public : [MM`#!K%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S#D6mg$Z,  
template < typename T > g<4@5OQKu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %?`$#*f\%  
  { 9H%L;C5<  
  return t; )J|~'{z:  
} J16(d+  
} ; 6$+F5T  
NSh~O!pX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tjy@sO/Q  
下面就可以修改holder的operator=了 &C E){jC  
1`&"U[{  
template < typename T > %xwdH4 _  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PwxRu  
  { "IdN*K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6c#1Do(W+  
} SQBe}FlktK  
9r,7>#IF  
同时也要修改assignment的operator() X04JQLhy"  
o7@81QA!e  
template < typename T2 > i\k>2df  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )6-!,D0db  
现在代码看起来就很一致了。 }W"/h)q  
.GDNd6[K7  
六. 问题2:链式操作 (^Hpe5h&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z/S}z4o/  
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。 bu r0?q  
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。 &qFy$`"  
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。 Z:%~Al:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "f`{4p0v  
n#5%{e>  
template < typename T > QK/~lN  
struct result_1 FAd4p9[Y  
  { e/!xyd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _"c?[n  
} ; 1A\N$9Dls  
Zut"P3d=J  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: U> 1voc  
@ **]o  
template < typename T > LZ#SX5N  
struct   ref O9[Dae{i  
  { ZC:7N{a  
typedef T & reference; h}jE=T5Hc  
} ; kC-OZVoO  
template < typename T > >a2i%j/T  
struct   ref < T &> Sy`7})[  
  { 5"9!kZ(<  
typedef T & reference;  [E|%  
} ; iwnFCZVS  
rXu^]CK *G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .~dNzonq  
;JQ;LbEn  
template < typename T > ]eZrb%B .  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R<x~KJ11c  
  { pbePxOG  
  return l(t) = r(t); %Y//}  
} 7gcJ.,Z.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T4x%dg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =L&}&pT  
CQm(N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wLz@u$u?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &C=[D_h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^8eu+E.{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 avo[~ `.  
最后的布局是: 1US4:6xX_  
                Add $UGX vCR  
              /   \ #Z]l4d3{T  
            Divide   5 K _sHZ  
            /   \ "xKykSk  
          _1     3 ?B~S4:9  
似乎一切都解决了?不。 gG6j>%y  
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。 o\;cXu h  
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。 +:?"P<'  
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: {N2MskK  
R *uwp'@  
template < typename Right > TKBW2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q' qz(G0  
Right & rt) const =AIeYUh  
  { M6o"|\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $vK(Qm  
} [DzZ:8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BL^\"Xh$|  
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。 |qFCzK9tD/  
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。 }5qpiS"V9  
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。 $zUHka   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Yg kd1uI.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l" P3lKS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E6Uiw]3  
O4.`N?Xq  
template < class Action > 9`X}G`  
class picker : public Action b>Em~NMu_  
  { :[C"}m R1  
public : o!-kwtw`l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cA8A^Iv:0  
  // all the operator overloaded 6A23H7  
} ; Cl>{vS N  
j}fu|-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9H#;i]t&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J':x]_;  
O-jpS?@  
template < typename Right > 3JJEj1O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t#BQB<GI  
  { UHT2a9rG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O=E?m=FR"  
} ,z0~VS:g8  
'YTSakNJ}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1@W*fVn  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &=S<StH  
si=m5$V  
template < typename T >   struct picker_maker ?)V?6"fFP  
  { ; xx u,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D(&XmC[\Y  
} ; rctGa ,l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :.bBV]6q  
  { tR`^c8gD  
typedef picker < T > result; F9PXQD(  
} ; .:/[%q{k  
dlJc~|  
下面总的结构就有了: FX,kmre3  
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。 KqhE=2,  
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。 d;FOmo4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '74*-yd  
至此链式操作完美实现。 *)u%KYGr  
H05xt$J  
%  db  
七. 问题3 DT#F?@LG(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 m:x<maP# E  
mP[ZlS~"  
template < typename T1, typename T2 > /JbO$A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q)rxv7Iu\  
  { ]7DS>%m Y(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yx"un4  
} ]b'" l  
Bb9/nsbE  
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`'<ge'g*  
P5Is#7udN8  
template < typename T1, typename T2 > m4~>n(  
struct result_2 @T@lHc  
  { -ztgirU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _Qd C V`  
} ; &Fy})/F3v  
E@[ZwTnJ  
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? wGhy"1g#  
这个差事就留给了holder自己。 EaN1xb(DYa  
    ag{cm'.  
caD)'FSES  
template < int Order > +Jw+rjnP  
class holder; Tx:S{n7&  
template <> ]gjB%R[.m  
class holder < 1 > EAZLo;  
  { Z%$ tV3a?  
public : 7;r Jr&.)  
template < typename T > X]+z:!  
  struct result_1 \9N )71n(  
  { HVH<S  
  typedef T & result; 7v]9) W=y  
} ; 8d1r#sILI  
template < typename T1, typename T2 > , G9{:  
  struct result_2 >e M> Y@8=  
  { N.F //n  
  typedef T1 & result; ]o2jS D  
} ; 5-2#H?:U  
template < typename T > MN<uIqG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /v8yE9N_  
  { oxZXY]$y  
  return (T & )r; kG>m(n  
} wrm ReT?  
template < typename T1, typename T2 > /ei(Q'pc[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6xiCTs0@  
  { O 4C}]E  
  return (T1 & )r1; n@_aTY  
} [oD u3Qn  
} ; *|Bt!  
J u"K"  
template <> Lpv,6#m`)  
class holder < 2 > ')zf8>,  
  { S'}pUGDO  
public : RH~I/4e  
template < typename T > H7CWAQPfj  
  struct result_1 e+O502]  
  { 9^g?/8  
  typedef T & result; I4(z'C  
} ; EZJ[+ -Q;  
template < typename T1, typename T2 > O)%s_/UX  
  struct result_2 =O?? W8u  
  { X|4_}b> x  
  typedef T2 & result; ~%?LFR'  
} ; 'Rq2x-72}  
template < typename T > m5 l,Lxj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  LOi/+;>  
  { ,t@B]ll  
  return (T & )r; cxz\1Vphd  
}  RxO !h8  
template < typename T1, typename T2 > [m0G;%KR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]=]fIKd  
  { )MeeF-Ad6  
  return (T2 & )r2; /pQUu(~h_  
} } e]tn)  
} ; Rj!9pwvT  
YckLz01jh  
f^|r*@o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 pSdtAv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jX&/ e'B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9a$ 7$4m  
g). IF.  
return l(i, j) = r(i, j); @M!nAQ8hY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JmF:8Q3H  
]/[$3rPwZ  
  return ( int & )i; PrvV]#O*  
  return ( int & )j; X?++I 4\  
最后执行i = j; f,'^"Me$c  
可见,参数被正确的选择了。 6Sz|3ms  
1~y\MD*-j  
")i_{C,b^  
G'{*guYU  
x:iLBYf  
八. 中期总结 1 Sz v4  
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: @n^2UJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q{uv?{I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gt\*9P   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tvcM< e20  
u[6aSqwC |  
v,Uu )Z  
UTVqoCHA  
UO4z~  
#n.XOet<\  
九. 简化 GQ6~Si2  
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。 Dd'J"|jF38  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^\g?uH6k U  
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: |*B9{/;4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ` M!'PMX  
  +-*/&|^等 ;4k/h/o1#  
2. 返回引用。 'Esz #@R  
  =,各种复合赋值等 q$kx/6=k  
3. 返回固定类型。 _18Aek   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A7R [~  
4. 原样返回。 :aR_f`KMm  
  operator, k-I U}|Xz  
5. 返回解引用的类型。 \[<8AV"E-'  
  operator*(单目) n'8 3P%x  
6. 返回地址。 `{H!V~42  
  operator&(单目) Ntlbn&lc;D  
7. 下表访问返回类型。 i|!W;2KL5  
  operator[] sI`oz|$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >0S(se$  
  operator<<和operator>> G;AJBs>Y}  
;N^4R$Q.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .#LvvAeh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: thSXri?kl  
YP73  
template < typename Left > Ww =ksggpB  
struct value_return ZY*_x)h+#7  
  { (97&mhs3  
template < typename T > tZygTvK/S  
  struct result_1 ^K0oJg.E  
  { OjsMT]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FL[w\&fp  
} ; Z b:S IJ  
]%Lk#BA@A  
template < typename T1, typename T2 > 4F,RlKHBl  
  struct result_2 8TCbEPS@Q  
  { ZM_-g4[H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FDTC?Ii O  
} ; '5\?l:z  
} ; eA-$TSWh  
o,!W,sx_  
En ]"^*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j`QXl  
 Sr+ &  
下面我们来剥离functor中的operator() %Mf3OtPiJW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TNlS2b1  
~|&To >  
return l(t) op r(t) uOJso2Mx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i2?TMM!Fe  
return op l(t) $d Nmq  
return op l(t1, t2) }b+$S'`Bv  
return l(t) op ggUw4w/e  
return l(t1, t2) op BHR(B]EI  
return l(t)[r(t)] e#^ vA$d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wUH:l  
@6V kNe9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X4/3vY  
单目: return f(l(t), r(t)); Kza5_ 7p`L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _ uZVlu@  
双目: return f(l(t)); /J!~0~F  
return f(l(t1, t2)); {4r }jH  
下面就是f的实现,以operator/为例 OQ+kOE&  
lh-zE5;  
struct meta_divide nQ;M@k&9eV  
  { ZmS ]4WM<  
template < typename T1, typename T2 > oiItQ4{<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -;o0) DwZ  
  { p{;FO?  
  return t1 / t2; ?|{tWR,Vb  
} T1uOp5_]B  
} ; LT:8/&\  
FrhI [D  
这个工作可以让宏来做: 86 W.z6  
&Y-jK<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *a'I  
template < typename T1, typename T2 > \ G!U `8R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \N.Bx  
以后可以直接用 'h>CgR^NM1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 41c4Xj?'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cD9.L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) qjH/E6GGg  
C:RA(  
\iAs  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C,,S<=L:  
4K$_d,4`U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R2y~+tko?  
class unary_op : public Rettype s\.\z[1  
  { ms#|Y l1/|  
    Left l; I]Vkaf I>(  
public : r^`~GG!,Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z8o8>C\d9/  
90">l^HX=  
template < typename T > \'+P5,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r[3 2'E  
      { F+/#ugI  
      return FuncType::execute(l(t)); 4]no#lVRJ  
    } *C,1 x5  
<h*$bx]9 +  
    template < typename T1, typename T2 > JxQGL{) >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gZ6tb p,X  
      { zRgl`zREr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z(BZG O<  
    } aA-s{af  
} ; x*wr8$@J  
.Kssc lSD1  
838@jip  
同样还可以申明一个binary_op _aw49ag;  
oI x!?,1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]>,Lw=_[_  
class binary_op : public Rettype ,Ofou8C6  
  { !$#8Z".{v{  
    Left l; P.kf|,8 L  
Right r; 4x_# 1 -  
public : u=ZZ;%Rvd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xvW# ~T]  
PF:'dv  
template < typename T > E]ZIm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7%i6zP /a  
      { 8 )= "Ee  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z*`nfTw l  
    } %] !xr6d  
#X*=oG  
    template < typename T1, typename T2 > GoPK. E$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -!X\xA/KN  
      { Ee'wsL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iM"L%6*I^  
    } W=2#Q2)  
} ; I1W~;2cK  
<Gz*2i  
+{cCKRm  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 V(OD^GU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s;xErH@RA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]%[.>mR  
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。 JjQ9AJ?-V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (w?W=guHu  
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。。。 zI'c'X1,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A&:~dZ:%w  
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) V0y_c^x  
下面是修改过的unary_op x_#'6H\1ga  
bOK0^$k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5/i]Jni  
class unary_op fU'[lZ  
  { B)s%B'  
Left l; :{~TG]4M  
  <ugy-vSv  
public : p~dj-w  
d*Kg_He-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J;Eg"8x]  
K(Ak+&[  
template < typename T > /qweozW_+  
  struct result_1 ^'$P[  
  { Pi=B\=gs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y@\J7 h:  
} ; 2UEjn>2  
&Tk@2<5=  
template < typename T1, typename T2 > @!%HEs!# #  
  struct result_2 d? 4-"9Y  
  { Fy^MI*}BZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YBQ{/"v%|  
} ; ?$%2\"wX~7  
dA$qzQ  
template < typename T1, typename T2 > K"VRHIhfg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g I4Rku  
  { wE#z)2?`\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sF p% T4j  
} a/U4pSug  
8Oo16LPD  
template < typename T > ^q/_D%]C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N6!$V7oT  
  { }RZN3U=  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;%PI  
} 2~QN#u|UC3  
P yN{  
} ; Cm#[$T@C  
rIJd(=  
}N W01nee  
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 LRv[,]b  
好啦,现在才真正完美了。 P#qQde/y  
现在在picker里面就可以这么添加了: '~[JV>5  
QP!0I01  
template < typename Right > E,7b=t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cGS7s 8U  
  { "i; "  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a fUOIM  
} zl!Y(o!@  
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。 AR7]~+ X  
*hkNJ  
zl@hg<n  
"[\),7&03  
I=K|1  
十. bind 3zo:)N \K  
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。 !Q5NV4gd+  
先来分析一下一段例子 n^%",*8gD*  
_:VIlg U  
}vt>}%%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4i(?5p>f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #\gx.2W7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t? [8k&Z  
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。 Y]H,rO  
我们来写个简单的。 H]Vo XJ\*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0Y9fK? (  
对于函数对象类的版本: %lSjC%Z'd  
f}VIkx]X"  
template < typename Func > a,KqTQB  
struct functor_trait b1-'q^M  
  { )H- y  
typedef typename Func::result_type result_type; nx@ h  
} ; .X{U\{c|a  
对于无参数函数的版本: aui3Mq#f  
(z IIC"~5  
template < typename Ret > f"0?_cG{%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OQh4 MN#$  
  { XJZS}Z7h  
typedef Ret result_type; ~a` vk@8  
} ; 4>t=r\"4  
对于单参数函数的版本: HHg[6aw  
?7R&=B1g  
template < typename Ret, typename V1 > eT Z2f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D:Fi/JY~  
  { \* SEj&9  
typedef Ret result_type; i|QL6e*0  
} ; = K3NKPUI  
对于双参数函数的版本: 8 J;\Z  
6:qh%ZR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kp%:\s,lO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pze{5!  
  { `E-cf7%  
typedef Ret result_type; R6-Z]H u  
} ; PR~9*#"v..  
等等。。。 s)j3+@:#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E  *{_=pX  
)1o<}7  
template < typename Func > >IE`, fe  
struct func_return do=s=&T  
  { HiT j-O  
template < typename T > > PONu]^  
  struct result_1 esK0H<]  
  { *e *V%w~75  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _q3|Ddm2LN  
} ; %S]g8O[}nl  
;B6m;[M+  
template < typename T1, typename T2 > Pm!/#PtX  
  struct result_2 %)!b254  
  { tzdh3\6F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DI7g-h8`  
} ; ]j57Gk%z  
} ; "D?:8!\!  
X!!3>`|  
nbdjk1E`~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6$LQO),,  
Z$:iq  
template < typename Func, typename aPicker > Wd]MwDcO  
class binder_1 *1CZRfWI  
  { q1vsvL9Q  
Func fn; >!%F$$  
aPicker pk; 2~RG\JWTA  
public : .Fm@OQr  
!TeI Jm/l  
template < typename T > L2\NTNY  
  struct result_1 K5EU?J&  
  { _Sn45h@"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &@/25Y2  
} ; WC`x^HI  
:XeRc"m<  
template < typename T1, typename T2 > 1 JB~G7  
  struct result_2 E 9v<VoNP`  
  { GLr7sack  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (V9 ;  
} ; b?nORWjC  
^2-t|E=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2^4OaHY88  
#D|n6[Y'.t  
template < typename T > /L*JHNu"_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k07pI<a?  
  { D%!GY1wdn  
  return fn(pk(t)); %#iu  
} D2MWrX  
template < typename T1, typename T2 > $#/f+kble  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^s_7-p])(  
  { B`wrr8"Rz  
  return fn(pk(t1, t2)); 0=Mu|G|Z  
} "ot# g"  
} ; 2C"[0*.[N  
1AAOg+Y@U"  
Sgq?r-Q.  
一目了然不是么? sglH=0MP  
最后实现bind i:\|G^h  
aDZ]{;  
MeW?z|x`'  
template < typename Func, typename aPicker > =gQ^,x0R9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) olca Z  
  { !"<~n-$B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E8"$vl&c]  
} R/Z zmb{  
d34BJ<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HMqR%A  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^wxpinJ>  
V?&P).5)  
十一. phoenix U *:E|'>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zgt(zh_l  
TeNPuY~WP  
for_each(v.begin(), v.end(), 17F<vo>l%  
( ")@#B=8+3^  
do_ e"&QQ-q  
[ jH?!\F2)+  
  cout << _1 <<   " , " 1"UHe*2  
] z#^;'nnw  
.while_( -- _1), w:07_`cH=  
cout << var( " \n " ) 2sH1) ,\  
) x4-_K%  
); =Hx]K8N)  
HMmB90P`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xq<X:\O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,)ZI&BL5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r1/9BTPKdJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JsHD3  
hO; XJyv  
~Xz?H=}U+  
template < typename Cond, typename Actor > r$W%d[pB  
class do_while /X%+z5  
  { y3OF+;E  
Cond cd; y~^-I5!_ u  
Actor act; -{A*`.[v  
public : +aOQ'*g  
template < typename T > p} {H%L  
  struct result_1 f"SK3hI$p  
  { <.hutU*1  
  typedef int result_type; o>\o=%D.a  
} ; |dhKeg_  
W_lXY Z<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N5.B"l  
sW@_' Lw  
template < typename T > `G`y A%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GQ2/3kt  
  { ?OS0.  
  do a'(B}B=h  
    { Vrs?VA`v$  
  act(t); qyP={E9A  
  } ZlP+t>  
  while (cd(t)); ^09-SUl^  
  return   0 ; `IT]ZAem`/  
} 'OvM  
} ; !RSJb  
m UUNR,  
nx{MUN7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dozC[4mF  
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。  fj'7\[nZ  
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。 .F G%QFF~  
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。 us+z8Mz  
下面就是产生这个functor的类: H*Tzw,f~ v  
nF$HWp&gt  
:0Z\-7iK  
template < typename Actor > sE&1ZJ]7  
class do_while_actor )Z)Gb~G  
  { (AZAQ xt  
Actor act; @qEUp7W.?  
public : ,B'fOJ.2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8N \<o7t%  
p<3<Zk 7~0  
template < typename Cond > F^81?F i.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >wb Uxl%{5  
} ; 3g3f87[  
W/g_XQ   
:W;eW%Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;Y0M]pC  
最后,是那个do_ ~r~YR=  
iBI->xU[U  
&8?O ~X=/  
class do_while_invoker Lv#0-+]$Bt  
  { B<i(Y1n[  
public : [+Fajo;0  
template < typename Actor > b~r:<:;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @JGFG+J}  
  { )ZI#F]  
  return do_while_actor < Actor > (act); bi^P k,'  
} +abb[  
} do_; OTl9MwW  
ln+.=U6Tm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i&?\Pp;5-j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <p}7T]a7  
最后来说说怎么处理break和continue '~ H`Ffd.  
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。 DQ30\b"gU  
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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