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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BT;hW7){9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Cnd70tbD )  
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-Hu:KuIf  
rB;` &)-  
eO;i1>  
txQyHQ)@  
  class filler Z l.}=  
  { DLcfOOn1I  
public : JPfNf3<@My  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %<$CH],%  
} ; +Q_(wR"FS  
=Xze).g  
44FK%TmtF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ! utgo/n  
H|;6K`O_  
`M/=_O3  
yLCqlK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zy`4]w$Lj+  
fv$Y&_,5  
c nvxTI<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *zeY<6  
{dvrj<?  
/ U1VE|T  
m)3?hF)  
二. 战前分析 1)(p=<$  
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。 z1}YoCj1  
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 %HSS x+2oR  
#S2LQ5U  
,OWdp<z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w,TyV%b[_  
  /* --------------------------------------------- */ !+Z"7e nj  
vector < int *> vp( 10 ); Ntr5Q IPd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sj a;NL  
/* --------------------------------------------- */ J7$1+|"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N[X%tf\L]F  
/* --------------------------------------------- */ rg+28tlDn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S!.aBAW  
  /* --------------------------------------------- */ #n%?}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nN>D=a"&F  
/* --------------------------------------------- */ 3U<\y6/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0h!2--Aur  
zOYkkQE3mJ  
S+>&O3m  
`%;n HQ"  
看了之后,我们可以思考一些问题: :,rD5a OQ  
1._1, _2是什么? 4 q}1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Nge_ Ks  
2._1 = 1是在做什么? WI9'$hB\  
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。 )?~3fb6^  
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。 YS=|y}Q|7d  
[W=%L:Ea  
IcZ_AIjlk  
三. 动工 ^% BD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C0/s/p'  
$UW!tg*U&  
heoOOP(#  
SFoF]U09  
template < typename T > $de_>  
class assignment (Tp+43v  
  { RtH[OZu(8  
T value; %(;jx  
public : C&D]!Zv F  
assignment( const T & v) : value(v) {} W~p^AHco`  
template < typename T2 > Tj*o[2mD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T[a1S?_*T  
} ; fC xN!  
=YF\mhMQ:  
5FqUFzVqsl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n>>hfxv(O!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -aG( Yx  
Y>t*L#i  
}D dg  
v}A] R9TY  
  class holder d hiLv_/  
  { yd "|HHx  
public : @dX0gHU[c  
template < typename T > U#G uB&V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _tL+39 u  
  { acB,u&  
  return assignment < T > (t); WhE5u&`  
} OzBo *X/p  
} ; QNFA#`H  
<kn#`w1U'  
LW_ Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 95(c{ l/  
GiHJr1  
  static holder _1; JiZ9ly( G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;nLQ?eS\  
(HLy;^#R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !? ?Cxs'  
而不用手动写一个函数对象。 ;w4rwL  
V'c9DoSRI\  
9Q=g]int u  
OTtSMO  
四. 问题分析 z%ljEI"<C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kr8NKZ/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (~-q}_G;Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xp/u, q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \s&w0V`Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mDip P  
RTA9CR)JP4  
五. 问题1:一致性 @SPmb o  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <<(~'$~,L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }llzO  
yHQ.EZ~%  
struct holder T7m rOp  
  { 5yp~PhHf  
  // ; 5my(J*b  
  template < typename T > E1 *\)q  
T &   operator ()( const T & r) const *[ Wh9 ,H  
  { HT A-L>Cee  
  return (T & )r; OI %v>ns  
} )U<4ul  
} ; yN{Ybp  
A42At]  
这样的话assignment也必须相应改动: \_@u"+,$W  
{xEX_$nv  
template < typename Left, typename Right > wX#\\Jgi  
class assignment U,iTURd  
  { #` z!f0 P  
Left l; f: 7Y  
Right r; ;}f%bE  
public : -2> L*"^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cWFvYF  
template < typename T2 > ( 4ow0}1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G2a fHL<  
} ; Iay7Fkv  
GD[~4G  
同时,holder的operator=也需要改动: :KX/`   
H=X>o.iVqi  
template < typename T > zF)_t S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Btpx[T  
  { q,u >`]}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TM!R[-\  
} Vz 5:73  
m{%_5nW  
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。 2:p2u1Q O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =AgY8cF!sl  
lBQ|=  
return l(rhs) = r; 8H;TPa  
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。 DX$`\PA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D:n0d fPU  
U45/%?kE)  
template < typename Tp > Q2 rZMK  
class constant_t _nx|ZJ  
  { *tRJ=  
  const Tp t; apY m,_  
public : u8o7J(aQsR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9\Xl 3j!  
template < typename T > q<hN\kBs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sE/9~L  
  { Pv1psKu  
  return t; v Z]gb$  
} {B\.8)&8  
} ; r`<e vwIe  
lq.0?(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r.K4<ly-N  
下面就可以修改holder的operator=了 Fof_xv9  
G)<k5U4  
template < typename T > \re.KB#R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RtqW!ZZ:H  
  { *D<sk7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }FM<uBKW  
} Ccc6 ko_  
~Dy0HVE   
同时也要修改assignment的operator() w-\fCp )  
;quGy3  
template < typename T2 > 3ZZJYf=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IZ2#jSDn  
现在代码看起来就很一致了。 U_VD* F4Bv  
k*M{?4  
六. 问题2:链式操作 YRYrR|I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RhQOl9  
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。 Ix *KL=MG  
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。 l^Lg"m2  
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。 ]iz5VI@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G&uj}rj  
PTePSj1N  
template < typename T > P@5^`b|  
struct result_1 DV%tby  
  {  )bK<t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6]rrj  
} ; o9~qJnB/O  
h M8G"b  
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: qQ1m5_OD`z  
uq 6T|Zm  
template < typename T > T.1z<l""  
struct   ref U{O\  
  { 4a3f!G$  
typedef T & reference; /FYa{.Vlr  
} ; 5;|9bWH  
template < typename T > 1qQgAhoY  
struct   ref < T &> rg'? ?rq  
  { Pc(2'r@#  
typedef T & reference; Me`"@{r|#  
} ; CZa9hsM  
r?[mn^Bo5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tICxAp:  
6u.b?_u  
template < typename T > d3{Zhn@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R]V`t^1  
  { jr9ZRHCU  
  return l(t) = r(t); 72{kig9c  
} NK4ven7/  
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。 `r]Cd {G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2i>xJMW  
T@RzY2tz  
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 3oKqj>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: * e 8V4P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fza)dJ 7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @Td[rHl  
最后的布局是: 6Nl$&jL  
                Add 92VAQU6  
              /   \ jkdNisq37  
            Divide   5 f0[xMn0Tu  
            /   \ ,F *e^#>  
          _1     3 3] @<.  
似乎一切都解决了?不。 RB\WttI  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c:$:j,i}  
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。 HOUyB's'  
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: /f6]XP\'`+  
4kz8U  
template < typename Right > &FZe LIt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2fLd/x~  
Right & rt) const Ke/P [fo  
  { i5wA=K_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tL).f:?  
} '|q :h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sm1bDa\!=  
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。 Dr2h-  
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。 _cJ{fYwYU  
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。 E8j9@BHU[r  
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。 i ;tA<-$-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -s)2b ;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Zk/NO^1b  
KXM-GIRUG  
template < class Action > .o-j  
class picker : public Action Lhc@*_2  
  { OcH- `A  
public : UMX+h])#N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C= m Y  
  // all the operator overloaded D-~Jj&7  
} ; iwVra"y  
K;97/"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Xo*$|9[.  
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: JZY=2q&  
dyp] y$  
template < typename Right > q+:(@w6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XnY}dsS O  
  { ]_=HC5"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ps [6)d)o  
} EiN.VU `  
'wZy: c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XVLuhw i  
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。 C[KU~@  
E*I]v  
template < typename T >   struct picker_maker dSL %%  
  { XH2 SEeh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #wd \&  
} ; .;F+ QP0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0!VLPA:  
  { 2(rZ@Wl  
typedef picker < T > result; &B2c]GoW  
} ; w2,T.3DT  
=%u|8Ea*`  
下面总的结构就有了: NY;UI (<]  
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。 q7]WR(e  
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。 ?% X9XH/!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `%XgGHiE  
至此链式操作完美实现。 ^kD? 0Fm  
^VIUXa  
VoyH:  
七. 问题3 M"vcF5q  
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。 c6uKK h>  
}F`Tp8/&j  
template < typename T1, typename T2 > 6C0_. =7#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wu4Nq+  
  { "[?/I3 {E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?xo,)``  
} i]-gO  
F^NR qE  
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: ZYt __N  
<D dHP  
template < typename T1, typename T2 > ]6;AK\9TM  
struct result_2 7, 13g)  
  { 9HE(*S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G}-.xj]  
} ; 4d 3Znpf  
D{4hNO  
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? Uaj=}p\+.p  
这个差事就留给了holder自己。 L@4zuzmlb  
    LA?\~rh!  
Z :9VxZ  
template < int Order > %1@<),  
class holder; lp}WBd+  
template <> ^'fKey`  
class holder < 1 > `I>K?  
  { xI: 'Hk1  
public : UvZ@"El  
template < typename T > ;a3nH  
  struct result_1 D,n}Qf!GYk  
  { Xe SbA  
  typedef T & result; # VV.[ N  
} ; $048y X 7M  
template < typename T1, typename T2 > KYu(H[a  
  struct result_2 ]Z-oUO Z<k  
  { 0GYEt  
  typedef T1 & result; !:<UgbiVv  
} ; Inc:t_  
template < typename T > &a=e=nR5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6XAr8mw9  
  { 3NN'E$"3  
  return (T & )r; bVeTseAG  
} --twkD  
template < typename T1, typename T2 > E.`d k.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {?mQqoZ?.  
  { y<1$^Y1/)  
  return (T1 & )r1; Z&w^9;30P  
} w;EXjl;X O  
} ; -p.*<y  
Jo3(bl %u  
template <> unnx#e]  
class holder < 2 > !NYM(6!(  
  { @5jG  
public : B#6pQp$  
template < typename T > G\+nWvV7  
  struct result_1 L{LU@.;1  
  { S%X\ ,N  
  typedef T & result; ij(4)=  
} ; 9I\3T6&tr  
template < typename T1, typename T2 > !1'-'Q@f  
  struct result_2 R2O.}!'  
  { !Gp3/<"Wy$  
  typedef T2 & result; _`_IUuj$E  
} ; !e'0jf-~  
template < typename T > O_Rcd&<mr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U[QD!  
  {  aoDD&JE  
  return (T & )r; E^ok`wfO  
} 8RAeJ~e  
template < typename T1, typename T2 > 8M|)ojH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2ly,l[p8  
  { eq~c  
  return (T2 & )r2; "'!%};  
} Dw`m>'J0  
} ; 0O#B'Uu  
R==cz^#  
Ejms)JK+  
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> >。 I\upnEKKzZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vA;F]epr!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~$4.Mf,u  
aGe(vQPi9  
return l(i, j) = r(i, j); q[7d7i/r6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `8(h,aj;  
o? i.v0@!K  
  return ( int & )i; v] T(z L|  
  return ( int & )j; 5 Y Q  
最后执行i = j; 1_NG+H]x9  
可见,参数被正确的选择了。 lP*  
f5aF6FBH  
6%kJDY.  
bqrJP3  
qggk:cN1  
八. 中期总结 Dk`4bYK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 43>9)t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pc(n@'m~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rMHQzQ0%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?7uK P}1|  
Aw4?y[{H  
gr>o E#7  
(]Ye[j^"7  
OwA~(  
(9}eF)+O  
九. 简化  @yt 2_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RM&H!E<#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y=a v8Y|`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;tp]^iB#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sLG>>d3R1  
  +-*/&|^等 'B3Wza.  
2. 返回引用。 y~ _za(k  
  =,各种复合赋值等 q#99iiG1  
3. 返回固定类型。 qBy NHo7Tb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i Y*o;z,~  
4. 原样返回。 U|J$?aFDr  
  operator, 5fu+rU-#  
5. 返回解引用的类型。 ,\lY Px\P[  
  operator*(单目) %o@['9U[j  
6. 返回地址。 2f19W# '0  
  operator&(单目) Z'Exw-ca  
7. 下表访问返回类型。 ACigeK^C}E  
  operator[] d&|z=%9xl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6F*-qb3  
  operator<<和operator>> heL$2dZ5H  
Tr8AG>  
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。 +Y>"/i. N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [eNkU">}  
|rHG%VnBH  
template < typename Left > u>}w-  
struct value_return U g}8y8  
  { !/Iq{2LX  
template < typename T > 0]T.Lh$3  
  struct result_1 Y=vVxVI\  
  { B;Xoa,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fvcW'T}r  
} ; {f+N]Oo*  
v2hZq-q  
template < typename T1, typename T2 > *jM_wwG  
  struct result_2 \3Dk5cSDk+  
  { <<=e9Lh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *Y85DEA  
} ; )jyq{Jb  
} ; O^9CV*]!n  
zL:&Q<  
Rx6l|'e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *jk3 \KaoV  
 0]AN;  
下面我们来剥离functor中的operator() )0#j\ B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D##+)`dK  
2+?T66 g  
return l(t) op r(t) sm 's-gD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3k#[(phk  
return op l(t) O 'k+7y  
return op l(t1, t2) (I-<f$3  
return l(t) op 0A;" V'i  
return l(t1, t2) op >~I#JQ%  
return l(t)[r(t)] #`W=m N(+k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S6v!GQ  
I eG=J4:*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yND"bF9  
单目: return f(l(t), r(t)); %35L=d[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '_:(oAi,C  
双目: return f(l(t)); JD6aiI!Su  
return f(l(t1, t2)); C5P$ &s\  
下面就是f的实现,以operator/为例 w8O" =},  
IY=/` g  
struct meta_divide jY7=mAd  
  { *YWk1Cwjo  
template < typename T1, typename T2 > 00ofHZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Btj#EoSI_  
  { [SVhtrx|%  
  return t1 / t2; )4l>XlQ&  
} V=pMq?Nr  
} ; TG}d3ZU !  
%$@1FlqX;  
这个工作可以让宏来做: .%=V">R  
F{<5aLaYti  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -?s&pKi  
template < typename T1, typename T2 > \ yuOS&+,P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; veeI==]  
以后可以直接用 >F1G!#$0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~h-C&G ,v  
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 Nln`fE/Ht  
(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。。。) 5W/{h q8}}  
6{q;1-8j+j  
<,"4k&0Q>V  
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 +`@M*kd  
q\%cFB}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <aJ $lseG  
class unary_op : public Rettype {7*>Cv}  
  { ^/HW$8wEi  
    Left l; lbQQtpEKO  
public : >M]6uf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {( #zcK  
bu>qsU3  
template < typename T > ? B@&#E!/f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9mlIbEAb  
      {  Tc6:UF  
      return FuncType::execute(l(t)); ='Q{R*u  
    } n]Zk;%yL  
9'?se5\  
    template < typename T1, typename T2 > aSC9&Nf;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )p<WDiX1!e  
      { y<pnp?x4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IOL L1ar  
    } Q_]d5pl  
} ; 7p.>\YtoR}  
]1D%zKY%$Z  
xg<Hxn,<M  
同样还可以申明一个binary_op 41G5!=i  
y%S1ZT ScO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .%}?b~  
class binary_op : public Rettype 7tNc=,x}  
  { y}FZD?"  
    Left l; )KE [!ofD  
Right r; |?d#eQ9a  
public : #sTEQjJ,J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fmfTSN(Q~`  
VIC0}LT0R  
template < typename T > Z&Y=`GOI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $<nCXVqL,  
      { .Da'pOe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Rx7X_A}  
    } V8WFQdXc  
uI~s8{0T6  
    template < typename T1, typename T2 > )[L^Dmd,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ).5RPAP  
      { Df4+^B,1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5!I4l1  
    } Q8D&tJg  
} ; lhH`dG D  
k|vI<:'p,  
lx |5?P  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0p(L'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,HB2 hHD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |l0Ea  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b>\?yL/%+?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >(r{7Qg  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 sa1h%<   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {D`'0Z1"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )w h%|  
下面是修改过的unary_op |&3x#1A  
7%MbhlN.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DC+b=IOz  
class unary_op t23'x0l  
  { ^03j8Pc-c  
Left l; eS+g|$cW  
  ~g#r6pzN-  
public : 4dawg8K`9  
59r_#(uo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K+Y^>N4m  
-d+aV1n  
template < typename T > `F t]MR  
  struct result_1 h.eM RdlO  
  { @L/o\pvc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @I`C#~  
} ; R=Zn -q  
^EELaG  
template < typename T1, typename T2 > "9!d]2.-Vk  
  struct result_2 2I/xJ+  
  { $e1=xSQp4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cx<0 H  
} ; O`G/=/GZ  
=,y |00l  
template < typename T1, typename T2 > 80b;I|-T,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \1"'E@+  
  { 6%,C_7j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~y HU^5D  
} DdQ;Q5|  
^y!;xc$(Qs  
template < typename T > (*p , T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]rehW}  
  { sRSz}]  
  return OpClass::execute(lt(t)); o*WY=  
} =Prb'8 W  
: _e#  
} ; Byl^?5  
?BA]7M(,4  
6W[}$#w  
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 $+JS&k/'m  
好啦,现在才真正完美了。 U>Ld~cw  
现在在picker里面就可以这么添加了: K6/@]y%Wr  
r3E!dTDWq  
template < typename Right > o?L'Pg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YB<*"HxM)}  
  { ;Uc0o!1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qgIb/6;xQ  
} )J]9 lW&y  
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。 $rIoHxh. y  
KmG  
T>TWU:  
ca i <,3H  
K 0gI):  
十. bind z>sbr<doa  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @NhvnfZ  
先来分析一下一段例子 6E(Qx~i L  
Y8M]Lwj  
}En  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !+>v[(OzM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qm/Q65>E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :NJ_n6E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pl@O N"=[  
我们来写个简单的。 ,B?~-2cCz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OsBo+fwT  
对于函数对象类的版本: vgY3L  
Z;9>S=w!  
template < typename Func > ^b:( jI*l  
struct functor_trait .2d9?p3Y  
  { :w}{$v}#D;  
typedef typename Func::result_type result_type; T134ZXqqz  
} ; ojYbR<jn9  
对于无参数函数的版本: Xq'cA9v=$J  
sn7AR88M;  
template < typename Ret > f}g\D#`]/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R_M?dEtE>  
  { *I}`dC[  
typedef Ret result_type; 'iLpE7  
} ; 4tL<q_  
对于单参数函数的版本: 4XVCHs(  
X%yO5c\l2  
template < typename Ret, typename V1 > COH<Tj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J>fQNW!{  
  { +"9hWb5  
typedef Ret result_type; (c0A.L)  
} ; ;^t{Il'j  
对于双参数函数的版本: N0hE4t  
::_i@r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d%l{V6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^u 3V E  
  { f0Bto/,>~  
typedef Ret result_type; oIUy-|  
} ; U(~+o  
等等。。。 &-(463  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3u%{dGa  
3?Y2L  
template < typename Func > 9x,RvWTb  
struct func_return  >S$Z  
  { ss;R8:5  
template < typename T > xsWur(>]  
  struct result_1 5 ae2<Y=  
  { F~A'X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [O: !(G je  
} ; ^vG8#A}]  
6e&>rq6C  
template < typename T1, typename T2 > pp9Zb.D\  
  struct result_2 N !TW!  
  { M Zmb`%BZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d)~Fmi;  
} ; qI^ /"k*5  
} ; <n3!{w3<  
C6rg<tCH  
NcY608C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B"%{i-v>**  
@?h/B=5 6  
template < typename Func, typename aPicker > 6uKTGc4  
class binder_1 Jx'i2&hGN  
  { M'_9A  
Func fn; wEzKqD  
aPicker pk; `xrmT t X  
public : 5dZ|!  
1sYEZO;  
template < typename T > odIZo|dv  
  struct result_1 42]pYm(jk3  
  { ;WldHaZ9r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &=4(l|wcg  
} ; DBLO|&2!z[  
JEE{QjTh  
template < typename T1, typename T2 > fGmT_C0t  
  struct result_2 CbN!1E6).  
  { *Q1~S]g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]9\!;Bz^J  
} ; bXS:x  
c6Y\n%d&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;NNe!}C  
kI%%i>Y}  
template < typename T > 8i?l02  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .7n\d55a  
  { *Vho?P6y\Y  
  return fn(pk(t)); y-CX}B#j  
} "?| > btr  
template < typename T1, typename T2 > &w=3^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xLx]_R()  
  { ([xo9FP;  
  return fn(pk(t1, t2)); u ElAnrm  
} '= l[;Q^Q  
} ; m*mm\wN5  
|ae97 5  
EM\'GW  
一目了然不是么? NKQOUw:qn  
最后实现bind IgC}&  
^{8Gt @  
ZY:[ekm%4Z  
template < typename Func, typename aPicker > .Lfo)?zG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j;+?HbL  
  { Y"KE7>Jf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); umdG(osR  
} T~b>B`_  
Znetzm=0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cW+t#>' r  
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。 ,K^4fL$C;3  
Oh4AsOj@  
十一. phoenix `c'W-O/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Yq/.-4 y  
 YBnA+l*  
for_each(v.begin(), v.end(), itzyCw2|#  
( <7Ae-!>x  
do_ IJ/sX_k  
[ ;U_QvN|  
  cout << _1 <<   " , " lSH6>0#B  
] UQ4% Xp  
.while_( -- _1), nJ" '  
cout << var( " \n " ) oTT7M`P3h  
) _sbp6ZO_  
); sdS^e`S  
not YeY7wR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~,2/JDVJ5-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wfjnA~1h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fK(}Ce  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E_zIg+(+  
`8FUX= Sh  
ZNx$r]4nF  
template < typename Cond, typename Actor > T,$WlK Wj  
class do_while +CI1V>6^  
  { F-*2LMe  
Cond cd; ?ByM[E$  
Actor act; xz:J  
public : y_.!!@,  
template < typename T > QFIL)'K  
  struct result_1 h;jIYxj  
  { (#;`"Yu  
  typedef int result_type; %E_b'[8  
} ; ]G2uk`  
-J^(eog[6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mLL340c#\  
1LJUr"6]  
template < typename T > {?`al5Sz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B7z -7&TE  
  { ^H6<Km l/V  
  do y1/o^d+@  
    { r0m*5rd1  
  act(t); @}:uu$OH  
  } j;Z?WXWD h  
  while (cd(t)); bz | D-.  
  return   0 ; [g2;N,V#  
} `ImE% r!  
} ; _FwK-?4E-  
uWrQ&}@  
VAXT{s&4>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u_).f<mUdF  
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。 {f{ZHi|  
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。 x=#VX\5k:  
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。 r `eU~7  
下面就是产生这个functor的类: l (3bW1{n  
Xj*vh m%i  
#A8@CA^d  
template < typename Actor > P/`I.p;  
class do_while_actor 4GB7A]^E  
  { 7L^%x3-|&  
Actor act; Xo*DvD  
public : TYA~#3G)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 03j]d&P%d  
~l2aNVv;  
template < typename Cond > LF0sH)e]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WlYs~(= 9  
} ; Q%-di=  
R-:fd!3oQ  
i>_u_)-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vn~UB#]'3  
最后,是那个do_ \qUKP"dr  
Q#IG;  
`~X!Ll  
class do_while_invoker " ZX3sfkh  
  { ,y%3mR_~  
public : _Ob@`  
template < typename Actor > `|Or{ih  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jM:Y' l]  
  { mYU9 trHV  
  return do_while_actor < Actor > (act); |] Qg7m,O  
} {6oE0;2o'  
} do_; FaBqj1O1  
X<R?uI?L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jVH|uX"M5Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @X3{x\i'I  
最后来说说怎么处理break和continue D13Rx 6b  
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。 rcGb[=Bf  
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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