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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j(6$7+2qN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5m.KtnT)  
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, m>+,^`0  
2r}uE\GN  
i\Pr3 7 "  
^UvK~5tBV  
  class filler 9MB\z"b?A  
  { 6+ $d  
public : KtU GI.X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 40Qzo%eL  
} ; mE^tzyh  
>!Ap/{2  
nKjeH@&#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \gp,Txueb  
AO}i@YJth  
_Hd1sx  
<a+eF}*2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X}j'L&{F@  
0?F@iB~1F  
oBj>9I;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NB+$ym  
5G'&9{oB  
9U7Mu;4  
YR|(;B  
二. 战前分析 =WmBpUh  
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。 zh^jWu  
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 iijd $Tv  
-?aw^du  
yF/< :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -.b Io  
  /* --------------------------------------------- */ nI*(a:  
vector < int *> vp( 10 ); t?9 ;cS4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i_0 ,BV C  
/* --------------------------------------------- */ WAwfL?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9*=@/1  
/* --------------------------------------------- */ HTDyuqs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7"n)/;la  
  /* --------------------------------------------- */ 6)#- 5m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )&Kn (l)  
/* --------------------------------------------- */ +e0dV_T_>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); | or 8d>,  
T$n>7X-r  
wWJQ ~i?  
%Rd~|$@>x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]{AOh2Z.hv  
1._1, _2是什么? 3{Ek-{ 9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 JA?,0S  
2._1 = 1是在做什么? vn0cKz@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 cXb @H#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 GP{$v:RG  
"rjv5*z^&  
"#-Nqq  
三. 动工 mmrW`~-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "[Qb'9/Jc  
h;EwkbDQg>  
nE]~E xr  
x2j /8]'o  
template < typename T > (o x4K{  
class assignment 2vqmsl ?  
  { %A)-m 69  
T value; oh7#cFZZ0  
public : nr<WO~Xw~  
assignment( const T & v) : value(v) {} <\1}@?NGC  
template < typename T2 > r^w\9a_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z-KrQx2  
} ; O)R7t3t  
y wW-p.  
>/TB_ykb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %aj7-K6:t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =2RhPD  
f?=r3/AO  
1z})mfsh  
-+3be(u  
  class holder h1^9tz{  
  { ,+ns {ppn  
public : ;[{:'^n  
template < typename T > 9RG\UbX)^|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N,j>;x3xT  
  { s{(ehP.Dd  
  return assignment < T > (t); -1jjB1  
} c }<*~w;  
} ; ~vW)1XnK  
S|K |rDr0n  
>]Mq)V9  
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: >AR Tr'B  
-"~L2f"?  
  static holder _1; OW+e_im}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *.kj]BoO  
>DDQ'W!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !lR0w|  
而不用手动写一个函数对象。 E$]a?uA:  
m >]>$=%  
eaV3) uP  
cT/3yf  
四. 问题分析 gB(9vhj $  
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。 Eyr5jXt%;  
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。 -Bo86t)F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *'Z-OY<V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b%Wd<N2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YHs?QsP  
5a=nF9/  
五. 问题1:一致性 t{_!Z(Rt5)  
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?| !2GHJHxv]c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xK$}QZ)  
/a@ kS  
struct holder Y.DwtfE  
  { +VSZhg,Np8  
  // wENzlXeOP  
  template < typename T > \Os:6U=X-  
T &   operator ()( const T & r) const s{yJ:WncI  
  { 0-*Z<cu%l  
  return (T & )r; pG0!ALT  
} (N,nux(0k  
} ; |WB"=PE  
WI,40&<  
这样的话assignment也必须相应改动: 0(wf{5  
uVN.=  
template < typename Left, typename Right > >HE,'  
class assignment 4Z*|Dsw  
  { riID,aut  
Left l; hZ!oRWIU%G  
Right r; e&d3SQ%  
public : E::L?#V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m])Lw@#9W  
template < typename T2 > jyNb(Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ows^W8-w  
} ; '4$lL 6ly>  
R"NGJu9  
同时,holder的operator=也需要改动: >OT \~C  
LRWOBD  
template < typename T > 5!<o-{J[(=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #-,g&)`]  
  { \ 0D$Mie  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /^J2B8y  
} ?p(kh^z  
=KV@&Y^x4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?~!tM}X0:3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u0xQ;BQ  
*]5z^> q;7  
return l(rhs) = r; *%3oyWwCd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,NDh@VYe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :#WEx_]  
>b'w'"  
template < typename Tp > qB+n6y%  
class constant_t &(g|="T  
  { PJCnud F  
  const Tp t; G=1m] >I8  
public : -)X{n?i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w5,6$#  
template < typename T > RYt6=R+f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J=):+F=  
  { 5lO^;.cS,  
  return t; S9J5(lYv~N  
} =:4?>2)  
} ; N*f^Z#B]  
Rxx>{+f4M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L.kD,'G}>  
下面就可以修改holder的operator=了 yOc|*O=]U  
Fqo&3+J4  
template < typename T > J2'K?|,m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QskUdzQ=  
  { NS Np  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >=Jsv  
} b7!UZu]IEv  
i-,'.w  
同时也要修改assignment的operator() pzg&/m&F`  
0vDg8i\  
template < typename T2 > >&1um5K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <9`?Z-lJP  
现在代码看起来就很一致了。 _e*c  
mY`@'  
六. 问题2:链式操作 3q"7K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b{BaQ>.(`  
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。 K}Na3}m  
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。 q@%h^9.  
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。 LP,9<&"<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O] H=s  
uWTN 2jr  
template < typename T > l&3ki!  
struct result_1 <PioQ>~  
  { z>|)ieL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8[M* x3  
} ; tn{8u7  
}'TTtV:Q  
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: Jh?z=JY  
n26>>N  
template < typename T > ;b1wk^,Hw~  
struct   ref gH'_ymT= 3  
  { {V0>iN:~S  
typedef T & reference; 7 5|pp  
} ; *0~M  
template < typename T > n$YE !D'  
struct   ref < T &> 2m\m/O  
  { F@1d%c  
typedef T & reference; "<x&pQZ%  
} ; wLUF v(&C  
Af9+HI O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wyzOcx>M  
XVF^,Yf  
template < typename T > [sj VRW-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const um[!|g/  
  { d=y0yq{L  
  return l(t) = r(t); 74_xR  
} O3Uh+gKQ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 UiIF6-ZZ!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qm'b'!gq~  
Sdx Y>;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Vho0e V=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;v_V+t <$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DbtF~`3, .  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xnbsg!`;7W  
最后的布局是: *,lh:  
                Add  M6Pw /S!  
              /   \ FJT1i@N  
            Divide   5 h!e2 +4{4{  
            /   \ IqUp4}  
          _1     3 ErDL^M-`  
似乎一切都解决了?不。 Go <'  
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。 T4r5s  
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。 C),7- ?  
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: nU/;2=f<  
DMd ,8W7a  
template < typename Right > n+;vjVS%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S;=_;&68?  
Right & rt) const :#$F)]y'\  
  { -e ml  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V"#Jk!k9k  
} 9&K/GaG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P^[/Qi}j  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1b3(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OVR?*"N_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mW4%2fD[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m<:IFx#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _ 08];M|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2a `J%A  
l>&sIX  
template < class Action > .Xd0 Q=1h  
class picker : public Action 8!zb F<W9  
  { mp\%M 1<  
public : -$YJfQE6G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~R.dPUr  
  // all the operator overloaded n"G`b  
} ; maC>LBa2/  
>"("*3AO  
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`gyE 6A  
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: r,xmEj0E  
E>pVn2|  
template < typename Right > fbC~WV#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;6m;M63z  
  { .Yx_:h=u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZL_[4 Y  
} 6y  Wc1  
(oaYF+T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6sB$<#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \%5MAQS  
r]LCvsVa  
template < typename T >   struct picker_maker %8FN0  
  { ut &/\k=N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6 h'&6  
} ; ;7rv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6G_<2bO  
  { u7=T(4a  
typedef picker < T > result; YaL]>.;Z:"  
} ; k+1gQru{d  
 t;47(U  
下面总的结构就有了: B8V,)rn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C_->u4 -  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S%l:kKD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WRpyr  
至此链式操作完美实现。 eVt1d2.O  
?CY1]d  
n29(!10Px  
七. 问题3 ddDS=OfH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lS9n@  
NK/4OAt%  
template < typename T1, typename T2 > wss?|XCI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SUE ~rb  
  { Q_O*oT(0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4| Ui?.4=  
} 2]ti!<  
::"E?CQLV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: i@zY9,b  
MYdx .NZT  
template < typename T1, typename T2 > U<bYFuS"  
struct result_2 tcL2J.  
  { :"'nK6>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DWf$X1M  
} ; 0=![fjm  
8MZ$T3IM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (lWq[0^N  
这个差事就留给了holder自己。 PW)aLycPK  
    =~|:t&v=c  
{THqz$KN  
template < int Order > |y1;&<  
class holder; GAl+Zg##  
template <> |4C^$  
class holder < 1 > LE;g 0s  
  { 6 hiC?2b{x  
public : h$fe -G#  
template < typename T > u%2KwRQ  
  struct result_1 BHr|.9g]%%  
  { $YM_G=k  
  typedef T & result; TlRk*/PlJ  
} ; NQLiWz-q  
template < typename T1, typename T2 > 'Q|c@t  
  struct result_2 -:`V<   
  { |~e?,[-2`r  
  typedef T1 & result; ]P1YHw9  
} ; `9 [i79U  
template < typename T > 'uC59X4l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !O)qYmK]|  
  { >i~^TY-&  
  return (T & )r; $[(d X!]F  
} ?L|yaC~  
template < typename T1, typename T2 > +AI`R`Tm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0I%: BT  
  { `ROG~0lN(  
  return (T1 & )r1; <avQR9'&  
} 5H !y46z  
} ; lLiQ;@  
wE Qi0!  
template <> FPv" N'/  
class holder < 2 > l(:kfR~AC  
  { 2\@Z5m3B  
public : &/WAZs$2n  
template < typename T > _>_j\b  
  struct result_1 @ 4UxRp6+  
  { QLr9dnA  
  typedef T & result; PT]GJ<K/  
} ; ClQe4uo{  
template < typename T1, typename T2 > `W5-.Tv  
  struct result_2 h;M3yTM-  
  { oU+F3b}5p  
  typedef T2 & result; eegx'VSX4  
} ; OO-k|\{ |  
template < typename T > GozPvR^/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  (^: p  
  { 2@Lb foA  
  return (T & )r;  y4jU{,  
} 8ws$k\>  
template < typename T1, typename T2 > ,8VU&?`<}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a!,r46>$H  
  { oF|N O^H  
  return (T2 & )r2; 3W&S.$l  
} f[jN wb  
} ; 4Z5#F]OA7  
HEY4$Lf(I  
|>1hu1  
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> >。 ;YH[G;aJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vg\/DbI'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `_qK&&s  
wAF,H8 -DK  
return l(i, j) = r(i, j); k`VM2+9h'^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $c9k*3{<+A  
Tls a%pn  
  return ( int & )i; A Y9 9!p  
  return ( int & )j; f )NHM'  
最后执行i = j; K+d2m9C=  
可见,参数被正确的选择了。 jRj=Awy  
5<R%H{3j  
1W,(\'^R  
xeA#u J  
bB 6[Xj{  
八. 中期总结 C/tr$.2H=  
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: H^AE|U*-G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S4A q'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qc"'8kt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D"l+iVbBP  
,+1m`9}  
X.#oEmA ,P  
;L"!I3dM)  
|:[9O`U)s  
Zi ESlf$  
九. 简化 ")UwkF  
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。 ~[W#/kd1n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s"~5']8  
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: P LR0#).n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \8v91g91f  
  +-*/&|^等 h*l&RR:i  
2. 返回引用。 W!la-n  
  =,各种复合赋值等 1mgLX_U9  
3. 返回固定类型。 hYg'2OG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kfrY1  
4. 原样返回。 elO<a]hX  
  operator, J"CJYuGW,  
5. 返回解引用的类型。 <"tDAx  
  operator*(单目) "@ E3MTW  
6. 返回地址。 ?J!3j{4e  
  operator&(单目) ?S[Y:<R{:  
7. 下表访问返回类型。 QU5Sy oL[  
  operator[] >fs2kha  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iEHh{H(  
  operator<<和operator>> f~h~5  
Y`ihi,s`H  
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。 $dg9z}D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c:hK$C)T  
Gt-UJ-RR y  
template < typename Left > $:bih4 @>  
struct value_return a)s;dp}T%  
  { 9;=dxWf   
template < typename T > _GA$6#]  
  struct result_1 ([E]_Q  
  { A o/vp-e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z S|WnMH  
} ; M"Y0jQ(  
"lVqU  
template < typename T1, typename T2 > *dsX#Iz  
  struct result_2 1y5Ex:JVZT  
  { ~(X(&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Af-UScD%G  
} ; 9Sg<K)Mc  
} ; >hsuAU.UOR  
[~mGsXV  
=JO^XwUOo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Paf%rv2  
WlwY <)  
下面我们来剥离functor中的operator() 5W? PCOh\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N$I03m  
Oe!6){OG)  
return l(t) op r(t) LBlN2)\@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6(V /yn ~  
return op l(t) +}kgQ^  
return op l(t1, t2) k2^a$k}  
return l(t) op j;nb?;  
return l(t1, t2) op ;`j/D@H  
return l(t)[r(t)] c z'5iK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O<*5$,K9  
%V_-%/3Z  
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: 3=.Y,ENM;  
单目: return f(l(t), r(t)); On_@HQ/FI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B(5c9DI`  
双目: return f(l(t)); ]N)DS+V/  
return f(l(t1, t2)); ERMa# L  
下面就是f的实现,以operator/为例 `lpz-"EEV  
\=2m7v#E  
struct meta_divide Wch~ Yb  
  { *VeW?mY,P  
template < typename T1, typename T2 > <=um1P3X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "MOpsb,  
  { eVz#7vqv   
  return t1 / t2; </~ 6f(mg  
} Zj9c9  
} ; C*kK)6v `  
Kuw^qX"  
这个工作可以让宏来做: ocRdbmS  
@cvP0A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ` }gbc69  
template < typename T1, typename T2 > \ PX O!t]*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y-aRXF=W  
以后可以直接用 W<b-r^9?s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]ya; 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 RrV>r<Z"Q  
(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。。。) %j,iAUE<  
^rAa"p9  
+OaUP*\Dd  
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 /pH(WHT+/H  
+ %*&.@z_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qs 2.ef?  
class unary_op : public Rettype <, @%*G1-  
  { 9(_{`2R8  
    Left l; #;VA5<M8  
public : /Ft:ffR|R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |i %2%V#  
:' #\  
template < typename T > .EQFHStr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >sq9c/}X  
      { cPSu!u}D  
      return FuncType::execute(l(t)); #$E vybETx  
    } ,5:86'p  
Vy $\.2=  
    template < typename T1, typename T2 > u:$x,Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V>Cf 8>m  
      { LX'US-B.!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !$HWUxM;p  
    } jL<.?HE  
} ; `x{gF8GV  
:1Cc~+]w(u  
6G],t)<A'-  
同样还可以申明一个binary_op :nt%z0_  
DS fKUx&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ZB;K~BV&  
class binary_op : public Rettype ?~Des"F6)1  
  { sEa:p: !  
    Left l; T}*'9TB  
Right r; hV)I C9  
public : '`u1,h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kcb'`<B  
\N)FUYoHg  
template < typename T > [(mq8Nb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $nW>]S\|  
      { 8}"j#tDc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )d~Mag+  
    } *?S\0a'W@  
(@Bm2gH  
    template < typename T1, typename T2 > ]jYM;e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >J1o@0tk  
      { _%]H}N Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZpyRvDz  
    } tznT*EQr  
} ; jWz-7BO  
\?Z dUY  
gE&f}M-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 E:ytdaiT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7blZAA?-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ='FEC-f95  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @tA.^k0`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zV]0S o  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )Jc>l;G(M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C+Z"0\{o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Smp+}-3O  
下面是修改过的unary_op IO4 IaeM  
SO%5ts  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 19EU[eb  
class unary_op 2-~oNJqX  
  { fjb2-K  
Left l; )UeG2dXx7  
  {D@y-K5  
public : `e bB+gI  
)I#kG{z|P;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _F,OS<>  
v7-'H/d.  
template < typename T > qrdI"  
  struct result_1 ;dnn 2)m  
  { #[8gH>7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3 R m$  
} ; AYi$LsLhO  
hug12Cu  
template < typename T1, typename T2 > ,ZSuo4  
  struct result_2 r{btBv  
  { V6L_aee}CK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M$)+Uo 2  
} ; ~^eAS;  
o.Q9kk? L  
template < typename T1, typename T2 > PQK_*hJG"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N  P"z  
  { gR+Z"]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;?rW`e2  
} +0OQ"2^&  
%bsdC0xM  
template < typename T > 5q<kt{06\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % /s1ma6q  
  { ;r y{cq  
  return OpClass::execute(lt(t)); H|^4e   
} +SJ aE] $  
s 2E}+ #  
} ; kxP6#8*:  
bY<"$);s  
2#R"#Q!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug > + SEze  
好啦,现在才真正完美了。 sOJ~PRA  
现在在picker里面就可以这么添加了: oeIS&O.K  
aH6pys!O  
template < typename Right > Mf *qr9*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c]9OP9F  
  { 1vThb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &qr7yyY  
} oH;Y}h  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #\jPBLc  
H0Tt(:.&  
T&c[m!}X|t  
7+c@pEU]  
r'8e"pTi  
十. bind ~$@I <=L  
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。 qUo(hbp  
先来分析一下一段例子 @ f$P*_G   
6QV/8IX  
B<)(7GTv7"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8dpVB#]pp,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -&&mkK B!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P)H%dJ ^l  
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。 TQ BL!w  
我们来写个简单的。 Pa.!:N-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^'h~#7s  
对于函数对象类的版本: >3ODqRu  
>hXUq9;:  
template < typename Func > N&n{R8=^"  
struct functor_trait ILQg@J l  
  { ":Q70*xSm  
typedef typename Func::result_type result_type; us]ah~U6A  
} ; xj}N;FWo  
对于无参数函数的版本: aCMcu\rd  
$lv  g.u  
template < typename Ret > V}(%2W5X+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M:x8]TA  
  { jJf|Ok:G{  
typedef Ret result_type; DJbj@ 2W[  
} ; (/)JnBy0  
对于单参数函数的版本: E>ev/6ox  
|h'ugx1iY  
template < typename Ret, typename V1 > !=-l760  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bNC1[GG[  
  { 9Hu%Z/[!p  
typedef Ret result_type; 0+L5k!1D  
} ; C>;}CH|X  
对于双参数函数的版本: iU3co|q7  
NO<myN+N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DQ~@=%?ni  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > . v;Npm2  
  { X@cV']#V  
typedef Ret result_type; c>^_4QQ  
} ; c{E-4PYbah  
等等。。。 t512]eqhb(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :9)>!+|'  
l +#`  
template < typename Func > $Fo ,$  
struct func_return iX,Qh2(ig  
  { vEb~QX0~  
template < typename T >  *Vc}W  
  struct result_1 o(a*Fk$  
  { qaUHcdH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2Zl65  
} ; !~RD>N&n  
bi_R.sfK&  
template < typename T1, typename T2 > J/mLB7^R  
  struct result_2 ;[|x5o /<  
  { SVR AkP-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;zGGT^Dn  
} ; 6L4B$'&KQZ  
} ; R&-bA3w$  
s0\X%U("  
R)H@'X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~"LOw_BRh  
dx~F [  
template < typename Func, typename aPicker > ($3QjH_@  
class binder_1 |GMK@Q'0:  
  { l@^RbF['  
Func fn; 2Gj&7A3b  
aPicker pk; F|"NJ*o}  
public : yXkgGY5  
X`22Hf4ct  
template < typename T > k<St:X%.O  
  struct result_1 5$y<nMP  
  { ! |}>Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `W-:@?PmQx  
} ; f>RPh bq|  
gs. K,xma  
template < typename T1, typename T2 > DF-og*V  
  struct result_2 5Po.&eS  
  { ZGS=;jM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \zKVgywR  
} ; s*S@} l  
\Q#F&q0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \^_F>M  
h[ t OY  
template < typename T > fc M~4yP?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q k !Q2W  
  { O ~"^\]\  
  return fn(pk(t)); 9zX\i oT  
} 7qs[t7-h?  
template < typename T1, typename T2 > ,,i;6q_f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \tQRyj\|  
  { &"d4J?io`  
  return fn(pk(t1, t2)); LDbo  
} ]ao]?=q C  
} ; \ii^F?+b  
x*_c'\F|  
)EO$JwQ  
一目了然不是么? 4YdmG.CU  
最后实现bind /423!g0Q  
] qrO"X=  
)[/+j"F   
template < typename Func, typename aPicker > ov?>ALRg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7=JiL=  
  { :FK(*BUh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V+E2nJ  
} ^*Ca+22xO  
af> i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b|4h2iuM  
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。 H1q>UU:  
1N2:4|woe  
十一. phoenix (=7e~'DC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZZ4W?);;  
m+1MoeR  
for_each(v.begin(), v.end(), ^d!-IL_  
( ]0\8g=KK  
do_ SA}]ZK P  
[ MF=@PE][  
  cout << _1 <<   " , " $rf5\_G,96  
] =_TCtH  
.while_( -- _1), ; zs4>>^>  
cout << var( " \n " ) 03# r F@e  
) E4WoKuE1$  
); @!K)(B;A0b  
A/ GEDG ?  
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: ]x~H"<V  
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 _< xU"8b"5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xH*OEzN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ff.gRx  
/\C9FGS  
vk{dL'  
template < typename Cond, typename Actor > $S6AqUk$  
class do_while *-g S u  
  { +   
Cond cd; tV%M2 DxS  
Actor act; }`>u+iH#a  
public : <Y9ps`{}:  
template < typename T > wxF9lZz  
  struct result_1 x"*u98&3  
  { z%]~^k8  
  typedef int result_type; ZSHc@r*>  
} ; :0V<  
0hCJovSG%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `y m^0x8  
o D^],  
template < typename T > ba|~B8rII[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _G[5S-0 [  
  { ck-wMd  
  do O'o`  
    { O+c@B}[!  
  act(t); evZ{~v& /  
  } )7:2v1Xr]  
  while (cd(t)); P|c79  
  return   0 ; 4RJ8 2yq-  
} hE+6z%A8  
} ; |fq1Mn8  
EcFYP"{U  
hG; NJx-=R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <#LH L  
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。 vY6eg IO  
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。 eRv3qK{`  
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(0I>|u  
下面就是产生这个functor的类: U3az\E)HV  
,RDxu7iT  
"\]kK @,  
template < typename Actor > DSD#',  
class do_while_actor M"ZP s   
  { v`bX#\It  
Actor act; ?}bSQ)b  
public : G{$9e}#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tihb38gE  
a|  
template < typename Cond > B$_F)2%m;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p;U[cGHC  
} ; `{<2{}2M  
5d<-y2!M  
JP S L-j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?9 m3y0  
最后,是那个do_ -|:7<$2#I  
$BwWhR  
wwmMpK}f  
class do_while_invoker #AFr@n  
  { Gq$9he<  
public : m{I_E G  
template < typename Actor > p%G4Js.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *<OWd'LI  
  { )|q,RAn  
  return do_while_actor < Actor > (act); L_=J(H|  
} 8~Rja  
} do_; '[{M"S  
b'St14_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hvnak{5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2sk^A ly  
最后来说说怎么处理break和continue [yf2_{*0T  
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。 Xa Yx avq  
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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