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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vDOeBw=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XY QUU0R  
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, .}y Lz  
#WpO9[b>  
A8eli=W  
qaGIU`}:$A  
  class filler fW}H##b  
  { =v5(*$"pd"  
public : ?R{?Qv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0_y%Qj^e  
} ; a m zw  
;09J;sf  
|]\bgh  
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: +[ }]a3)  
/~tfP  
6k3l/~R  
fAUsJ[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s* YFN#Wuc  
ujWHO$uz!  
S@"=,Xj M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K ;xW/7?  
ta6 WZu  
;qk~>  
FW.dHvNX  
二. 战前分析 Q#r 0DWo\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /eMZTh*1P  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qiF~I0_0  
t@JPnA7~  
H62*8y8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ft6^s(t  
  /* --------------------------------------------- */ A0X0t  
vector < int *> vp( 10 ); O}D8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CijS=-  
/* --------------------------------------------- */ \+~4t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7Y*m_AhxJ  
/* --------------------------------------------- */ i:8^:(i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cw|SY  
  /* --------------------------------------------- */ DVcu*UVw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n)7icSc  
/* --------------------------------------------- */ G-(c+6Mn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )?bb]hZg?O  
IP;@unBl  
xA5$!Oq7  
hCvn(f  
看了之后,我们可以思考一些问题: yK7>^p}V  
1._1, _2是什么? TxCQGzqe  
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。 omA*XXUx=8  
2._1 = 1是在做什么? ` U3  
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。 F i/G, [q  
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。 |O9=C`G_  
# |I@`#O  
8W[]#~77b  
三. 动工 enzQ}^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eztk$o  
2,;t%GB  
!Cy2>6v7  
*pD;AU  
template < typename T > `^ _:  
class assignment @Kr)$F  
  { D)sEAfvX  
T value; G!;[If :<e  
public : u .=;A#  
assignment( const T & v) : value(v) {} J| '(;Ay4u  
template < typename T2 > yrs3`/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U[D<%7f  
} ; ZtLn*M  
?.4l1X6Ba  
w;$+7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FOA%( 5$4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Wu&Di8GhP  
M<srJ8|'  
w1_Ux<RF  
qi2dTB  
  class holder 7:<Ed"rdE  
  { Mv=cLG?X  
public : 'X,V  
template < typename T > \veL5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8vw]u_e  
  { Xt84Evo  
  return assignment < T > (t); 4"{wga~%/  
} .Cus t  
} ; \8D~,$,``|  
,R =VzP&  
~\G3 l,4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sD3|Qj;  
xH[yIfHkG@  
  static holder _1; e"6i >w!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3T/j5m}+!  
$\!;*SSj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <Y2!c,"  
而不用手动写一个函数对象。 uP]o39b;V  
] O>7x  
A%2}?Ds  
uCfp+  
四. 问题分析 ;/T-rVND  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,-Nk-g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <R>ZG"m{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BD-=y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K:@=W1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I}IW!K  
2QRn c"  
五. 问题1:一致性 QZox3LM1&.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [9_ (+E[}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Gnt!!1_8L  
uP2a\C,$  
struct holder odf^W  
  { ,P@-DDJ  
  // DZ.trtK  
  template < typename T >  0QqzS  
T &   operator ()( const T & r) const HjS^ nYl  
  { kG$8E  
  return (T & )r; =+S3S{\CK  
} .b oizW1+  
} ; o~&!M_ED  
3&fFIab9  
这样的话assignment也必须相应改动: 1<`7MN  
Z;\"pP:  
template < typename Left, typename Right > ~J{[]wi  
class assignment WUS9zK  
  { X$iJ|=vW  
Left l; Wb )l8[=  
Right r; ;w(1Ydo  
public : D])YP0|}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >?eTbtP  
template < typename T2 > Pm(:M:a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uE`|0  
} ;  :$c:3~  
h)^A3;2F  
同时,holder的operator=也需要改动: eI rmD  
yWi0 tE{  
template < typename T > :qTcxzV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S!W/K!wf  
  { X\2hKUkT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ko2j|*D6@~  
} ]=VS~azZ5  
?}v%JUcs  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >TnQ4^;v.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kseJm+Hc  
_I-VWDCk  
return l(rhs) = r; \nAHpF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2 U`W[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hUvuq,LH_  
3;S`<  
template < typename Tp >  0(/D|  
class constant_t /NX7Vev  
  { `{lAhZ5  
  const Tp t; Guw|00w,Q$  
public : ,]_(-tyN|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v#]v,C-*  
template < typename T > EQ63VF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jhy t)@7/,  
  { 6.h   
  return t; Df:7P>  
} A a} o*  
} ; uoY`qF.`  
_pko]F|()  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {hRie+  
下面就可以修改holder的operator=了 ! M&un*  
N46$EsO!h  
template < typename T > J2< QAX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [ 7Lxt  
  { tb?F}MEe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z<|_+7T  
} Iei7!KLW  
wEnuUC4j  
同时也要修改assignment的operator() =ch Af=  
~K-*q{6Q  
template < typename T2 > tG2OVRx8u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ' q<EZ {  
现在代码看起来就很一致了。 \btR^;_\A  
#>m, Cm  
六. 问题2:链式操作  +iH30v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `o8{qU,*]N  
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。 =6Sj}/   
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。 Wd` QpW  
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。 C nSX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Xvj=*wg\Y  
f UF;SqT  
template < typename T > r ctSS:1  
struct result_1 s |gD  
  { u2-@?yt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nz(q)"A  
} ; me:|!lI7YU  
&xBK\  
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: BnaU)E h  
,> (bt%b  
template < typename T > }x?H ~QQT  
struct   ref 1KYbL8c  
  { 8S1P&+iKs  
typedef T & reference; ,]uX:h-EM  
} ; )0U3w#,JQ  
template < typename T > 12tJrS*Z  
struct   ref < T &> ? %+VG  
  { Uc&6=5~Ys\  
typedef T & reference; D,dHP-v  
} ; +-aU+7tu  
\7t5U7v8U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `?]rr0.}hp  
C](z#c~c  
template < typename T > i'Y'HI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cNuHXaWp  
  { k~1j/VHv  
  return l(t) = r(t); F8[B^alAe  
} p`ADro*  
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。 'z-;*!A}j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lP@)   
(~ ]g,*+  
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 $K?T=a;z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S~k 0@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lHcZi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WXLe,7y  
最后的布局是: &R'w-0k_  
                Add ,l$NJt   
              /   \ N4a`8dS|  
            Divide   5 Z#4JA/c!  
            /   \ r*6"'W>c6  
          _1     3 ;V(H7 ZM  
似乎一切都解决了?不。 ){+[$@9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a IpPL8a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s-C!uq  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cXk6e.Uz  
ha|@ X p  
template < typename Right > C{UF~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PG6[lHmi  
Right & rt) const X(GmiH /E  
  { C#Hcv*D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~5r=FF6  
} I(OAEIz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QN_)3lm  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 aJ :A%+1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Xr?>uqY!M  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ='dLsh4P2N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3:[!t%Yb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cxXbo a  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: W!/vm  
L289'Gzg  
template < class Action > U@.u-)oX  
class picker : public Action ;RWW+x8IB  
  { 8%o~4u3  
public : lo+xo;Nd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `E3:;|  
  // all the operator overloaded  2Vp>"  
} ; X,RT<GNNb  
(TEo_BW|+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 87^:<\pp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \npz .g^c_  
W\it+/  
template < typename Right > n$.1Wk"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >j50 ;</  
  { l^k+E-w\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mjb 1  
} p`>AnfG  
3<c*v/L{C\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [AXsnpa/C  
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。 |EF>Y9   
b/}'Vf[  
template < typename T >   struct picker_maker a(8>n Z,V  
  { $brKl8P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9v~1We;{$  
} ; Bj@x$v#/^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <fNGhmL  
  { r_Lu~y|  
typedef picker < T > result; luW <V>  
} ; h ZoC _\  
g-."sniP$g  
下面总的结构就有了: p1Q/g Il  
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。 MWM +hk1fs  
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。 |]^l^e 6m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R=`U4Ml;  
至此链式操作完美实现。 0/ut:RV0  
SK's!m:r=  
y0,Ft/D  
七. 问题3 x.I][(}  
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。 kr^0% A  
G9\EZ\x!  
template < typename T1, typename T2 > '.pgXsC:=?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D899gGe  
  { 43KaL(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +Dv7:x7  
} !0`lu_ZN  
vx'l> @]k  
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: #`/bQ~s  
sNL+F  
template < typename T1, typename T2 > 4 GUA&qs  
struct result_2 ,1,&b_  
  { <z,+Eg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'r~8  
} ; rB,ldy,f  
>gr<^$  
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? C?,*U  
这个差事就留给了holder自己。 M3ZOk<O<R  
    Q\H_t)-  
v' C@jsx M  
template < int Order > +a-D#^ 2;  
class holder; 8`}l\ Y  
template <> $Jcq7E~  
class holder < 1 > yKYl@&H/%  
  { @9aGz6k+  
public : hje! w`  
template < typename T > &1P(O\ d  
  struct result_1 F"I*-!o  
  { y>`5Kyj3-@  
  typedef T & result; }7%9}2}Iw  
} ; kL|\wci  
template < typename T1, typename T2 > rR\;G2p)  
  struct result_2 ]a M-p@  
  { ((qGh>*  
  typedef T1 & result; }"hW b(  
} ; ] @ufV  
template < typename T > > V8sm/M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 <g{ V  
  { )Bo]=ZTJ^  
  return (T & )r; gSb,s [p&+  
} )T9~8p.  
template < typename T1, typename T2 > NddO*`8+)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^}J<)}Q  
  { sZKEUSFD #  
  return (T1 & )r1; RB [/q:  
} [_V:)  
} ; ul$,q05nb  
6(Vhtr2( *  
template <> J smB^  
class holder < 2 > ;`+`#h3-V  
  { m^Glc?g<  
public : Ls1B \Aw_  
template < typename T > q(gjT^aN  
  struct result_1 j1A|D   
  { !.*iw k`  
  typedef T & result; L!,d"wuD  
} ; 2 L:$aZ  
template < typename T1, typename T2 > W2hA-1  
  struct result_2 )&:L'N  
  { ytiyF2Kp  
  typedef T2 & result; h/HH Kn  
} ; >k;p.Pay%  
template < typename T > J:AMnUOcDi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q6R Eh;$  
  { &pL/ @2+  
  return (T & )r; 6T_K9  
} 6Cv.5V hx  
template < typename T1, typename T2 > IB8gDP2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TcJ$[  
  { 6J\fF tB@V  
  return (T2 & )r2; RU|X*3";T  
} i'=2Y9S}  
} ; ,5{$+  
'C^;OjAg  
p?JQ[K7i  
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> >。 Z/g]o#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >?I/;R.-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5$%XvM  
doR4nRl9  
return l(i, j) = r(i, j); '#q4Bc1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bY)#v?  
JRY_ nX  
  return ( int & )i; Zj!Abji=O  
  return ( int & )j; Ys3uPs  
最后执行i = j; 35_)3 R)  
可见,参数被正确的选择了。 s6n`?,vw  
|@wyC0k!  
@^&7$#jq%  
mlB~V3M'G  
moZm0` WR  
八. 中期总结 ~8{sA5y  
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: KP{3iUqvO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s$ z2 c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T<yb#ak  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4x=(Zw_X  
~KPv7WfG  
4-^[%&>}  
0[Eb .2I  
)+EN$*H  
|>+uw|LtZ  
九. 简化 |##GIIv;i  
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。 t,HFz6   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ! %Ny0JkO  
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: ?aWx(dVQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gCJIIzl%Bh  
  +-*/&|^等 hqDqt"dKz  
2. 返回引用。 9:8|)a(1  
  =,各种复合赋值等 EI1? GB)b  
3. 返回固定类型。 [E|uY]DR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fd1C {^c  
4. 原样返回。 y}"7e)|t%  
  operator, /pykW_`/-  
5. 返回解引用的类型。 y vI<4F  
  operator*(单目) 5jZiJw(  
6. 返回地址。 %u!b& 5]e  
  operator&(单目) [>Fm [5x  
7. 下表访问返回类型。 _ck[&Q  
  operator[] xaW{I7FfG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JN(-.8<  
  operator<<和operator>>  uMd. j$$  
BJy;-(JP  
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。 +>tUz D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fr [7  
;gB`YNL  
template < typename Left > BC77<R!E)  
struct value_return \Y5W!.(%w  
  { q-_' W,  
template < typename T > Z a(|(M H  
  struct result_1 3CZS)  
  { 6gU{(H   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "#4dW7E  
} ; k;KdW P  
Mu&x_&|  
template < typename T1, typename T2 > fk{0d  
  struct result_2 m4m<nnM  
  { DQ80B)<O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N+g@8Q2s;5  
} ; goZ V.,w  
} ; <Ef[c@3  
:dwt1>  
|He=LQ }0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "rNL `P7  
SSA W52xC  
下面我们来剥离functor中的operator() C5 X(U :  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /nQ`&q  
q.V-LXM  
return l(t) op r(t) {y-^~Q"z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (.23rVvnT@  
return op l(t) =.Tv)/ea  
return op l(t1, t2) ]l;*$2w)  
return l(t) op 1[PMDS_X  
return l(t1, t2) op a`c:`v2o  
return l(t)[r(t)] $B .Qc!m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |J>WC}g@n  
s V  }+eU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (K<9h L+X  
单目: return f(l(t), r(t)); l "pN90B4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C+N k"l9  
双目: return f(l(t)); Qa4MZj ;$K  
return f(l(t1, t2)); EgM*d)X  
下面就是f的实现,以operator/为例 JL^2l$up  
',=g;  
struct meta_divide ] d?x$>  
  { 55DE\<r  
template < typename T1, typename T2 > yVJ%+d:6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zT9JBMNE:  
  {  jNyoN1M  
  return t1 / t2; #&8rcu;/  
} 7Y( 5]A9=  
} ; Ng=ONh  
@g-Tk  
这个工作可以让宏来做: MMQ;mw=^]  
v~)LO2y   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n/Dp"4H%q  
template < typename T1, typename T2 > \ /-M@[p&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )"<8K}%!  
以后可以直接用 :d,^I@]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ajH"Jy3A  
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 N#z~  
(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。。。) cP>o+-)  
1vevEa$  
ULqoCd%bK  
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 =xN= #  
-:Rp'SJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EL{vFP  
class unary_op : public Rettype nt :N!suP3  
  { ip:LcGt  
    Left l; ;;U :Jtn2  
public : 9Kv|>#zff  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b[ w;i]2  
!CY&{LEYn0  
template < typename T > [iS$JG-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iCQ>@P]nE  
      { [2c{k  
      return FuncType::execute(l(t)); XNH4vG |  
    } NL"G2[e  
)A8v];.]3  
    template < typename T1, typename T2 > `BXS)xj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c-4STPNQi  
      { $'wq1u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ml!5:r>  
    } <[~,uR7  
} ; F5T3E?_  
oF&l-DHp  
g=8un`]7  
同样还可以申明一个binary_op !q"cpL'4  
42C<1@>zO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !cX[-}Q  
class binary_op : public Rettype P:xT0gtt  
  { hpbf&S4  
    Left l; PAF8W lg  
Right r; 9$*s8}|  
public : 7<\C ?`q"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dY!Z  
bn9;7`>.  
template < typename T > zw@'vncc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :!TI K1  
      { FY3IUG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qSU| =  
    } ?h8{xa5b  
8{ c!).  
    template < typename T1, typename T2 > [:EvTY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] ZoPQUS?  
      { BOVPKX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q[4: xkU  
    } fxQN+6;  
} ; _=XX~^I,  
%yS3&Ju  
3251Vq %  
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 1R%1h9I4'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ro~+j}*   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .?W5{U  
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。 }FqA ppr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r?$ ?;%|C  
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。。。 w}cY6O,1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dl]#  
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) v $({C  
下面是修改过的unary_op LRb, VD:/Y  
(8a#\Y[b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?}QH=&=^  
class unary_op F\JUx L@8  
  { MjL)IgT  
Left l; } ?@5W,  
  e&<yX  
public : 0ezYdS~o  
, \)a_@@k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +>f<EPGn  
Q 9F)  
template < typename T > W&Y"K)`  
  struct result_1 VyLH"cCv  
  { (=x"Y{%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D@ek9ARAq  
} ; I27,mS+]  
F =a+z/xKT  
template < typename T1, typename T2 > &dB-r&4;+  
  struct result_2 kma?v B  
  { m:QG}{<.h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B^ 7eoW  
} ; 7*+]wEs  
>p\e 0n  
template < typename T1, typename T2 > NPnHH:\;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %:v`EjRD0  
  { =qVP]  9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~#K@ADYr  
} gk0.zz([  
tA.`k;LT  
template < typename T > L71!J0@a#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nSx8E7 |V  
  {  (t^n'V  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~:4kU/]  
} n||A" @b\  
?i\;:<e4  
} ; uYI@ 9U  
y^>Q/H\  
fT\:V5-  
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 4<,|*hAT  
好啦,现在才真正完美了。 ;F:fM!l=  
现在在picker里面就可以这么添加了: zt24qTKL  
k3!a$0Bs;  
template < typename Right > /a9 !Cf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1Nn@L2b 2  
  { Yf_6PGNzX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ='?:z2lJ  
} q6#<[ 4?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R6;Phdh<>  
b,H[I!. %  
;zTuKex~  
Ol /\t  
nwI3|&  
十. bind gO?44^hMe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @LE[ac  
先来分析一下一段例子 f7urJ'!V  
K-vWa2  
H;ZHqcUX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7u.|XmUz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [4Ll0GSp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kK>Xrj6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IV16d  
我们来写个简单的。 RSfM]w}Hq#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +ZsX*/TOn  
对于函数对象类的版本: Z$KLl((  
Lz9#A.  
template < typename Func > 9;t]Hp_+K  
struct functor_trait M6|I6M<  
  { 5E\#%K[  
typedef typename Func::result_type result_type; +YY8h>hj  
} ; zR6siAV9  
对于无参数函数的版本: #^#Kcg  
I`RBj`IF  
template < typename Ret > vE, 37  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \kIMDg3}  
  { @`"AHt  
typedef Ret result_type; %u\26[/  
} ; _o6G6e,  
对于单参数函数的版本: & -l8n^  
|[xi/Q^7  
template < typename Ret, typename V1 > BG`s6aC|z<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0 >Z ;Ni  
  { ] f>]n  
typedef Ret result_type; WKM)*@#,  
} ; "@3@/I  
对于双参数函数的版本: 8ovM\9qT  
XE3aXK'R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t@oK~ Nr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [] W;t\h  
  { V\~WvV  
typedef Ret result_type; oP?YA-#nc  
} ; OKOu`Hz@  
等等。。。 yoe}$f4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy imL_lw^?  
b;mSQ4+  
template < typename Func > \u OdALZ  
struct func_return h[tix:  
  { -<_$m6x"A  
template < typename T > a~LC+8|JW  
  struct result_1 @DAF 6ygs  
  { <G8w[hs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %GEJnJ  
} ; &NZfJs  
t/oN>mQG  
template < typename T1, typename T2 > "VxWj}+]  
  struct result_2 ,{eU P0]  
  { w)] H ^6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 {GU6v)f  
} ; 4\5uY  
} ; QrG`&QN  
V,v[y\  
f7de'^t9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zzGYiF ?  
I8Vb-YeS  
template < typename Func, typename aPicker > <3X7T6_:@  
class binder_1 Rhzn/\)|  
  { T5Eseesp  
Func fn; iX{G]< n  
aPicker pk; u'A#%}3  
public : 9a$56GnW1  
{NM+Oj,~'  
template < typename T > )QiQn=Ce  
  struct result_1 ,SlN zR  
  { 0o&MB Dp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =4!nFi  
} ; U_yE& 6 T  
7EhN u@5-  
template < typename T1, typename T2 > N)8HR9[!  
  struct result_2 8G%yB}pa  
  { )x,8D ~p'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h #Z4pN8T3  
} ; 'rP]Nw  
@R~5-m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 36m5bYMd)  
yI{5m^s{  
template < typename T > BZK`O/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Kl`VP=c  
  { a@d=>CT$  
  return fn(pk(t)); .4.pJbOg  
} c8 K3.&P6  
template < typename T1, typename T2 > 3B0lb "e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]LPQYL  
  { cFd > oDS  
  return fn(pk(t1, t2)); i=FQGWAUu  
} `ejUs]SR  
} ; v`q\6i[-  
XkKC!  
QvPD8B  
一目了然不是么? 0Sl]!PZR1  
最后实现bind u<ySd?  
eHg3}b2r  
"](6lB1Oe  
template < typename Func, typename aPicker > 7XrfuG*L$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cvsz%:Vs  
  { z +2V4s=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wgeNs9L  
} pj|pcv^  
Q'B6^%:<~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %5Kq^]q;Y  
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。 4R +.N  
v *hRz;  
十一. phoenix .] 4W!])9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: em@EDMvI  
jZfx Jm  
for_each(v.begin(), v.end(), U$&hZ_A  
( iGXI6`F"  
do_ `xS{0P{uj  
[ G)=HB7u[a  
  cout << _1 <<   " , " I{0 k  
] ("7M b{  
.while_( -- _1), *mG`_9  
cout << var( " \n " ) Z5G!ct:W  
) kQdt}o])  
); wz8PtfZ  
"7%:sty  
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: omZO+=8Q  
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 -PB[-CX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v"u^M-_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ][PzgzG  
~o3Hdd_#}N  
}WFf''Z-  
template < typename Cond, typename Actor > }7<5hn E  
class do_while Zwt;d5U  
  { D6D1S/:ij'  
Cond cd; Z~G my7h(  
Actor act; PnT)LqEF  
public : 6Q|k7*,B  
template < typename T > $*[{J+t_  
  struct result_1 dBC bL.!  
  { |BMV.Zi  
  typedef int result_type; >PKBo  
} ; mumXUX  
]pA(K?Lbg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} : DG)g3#  
H( -Y  
template < typename T > >/f_F6ay#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 mjV~  
  { lB8il2&  
  do 3{Nbp  
    { >r5P3G1  
  act(t); !%mAh81{&/  
  } $Byj}^;1  
  while (cd(t)); iSRpfU  
  return   0 ; qKS;x@  
} C z#Z<:  
} ; }`VDD?M  
^yviV Y  
I&c ~8Dw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )-rW&"{U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H14Ic.&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CLD-mx|?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _gNz9$S  
下面就是产生这个functor的类: 2U kK0ls  
rf+:=|/_3  
RNVbcd  
template < typename Actor > ` D7C?M#j]  
class do_while_actor ge3sU5iZ  
  { 5`/@N{e  
Actor act; .@ C{3$,VG  
public : UUo;`rkT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Cm$1$?J  
+#@"*yj3  
template < typename Cond > .k{ j]{k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FX <b:#  
} ; }!#gu3  
W" "*ASi  
<3PL@orO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u),Qa=Wp  
最后,是那个do_ TjK{9A  
YKZrEP 4^  
7)rWw<mY  
class do_while_invoker WnFG{S{s  
  { NIr@R7MKd  
public : k`HP "H  
template < typename Actor > bSwWszd~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ({0)@+V8  
  { v <\A%  
  return do_while_actor < Actor > (act); " }gVAAvc7  
} q}uHFp/J  
} do_; 9&%fq)gS  
6!iJ;1PeE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C8N{l:1f]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uNbH\qd=  
最后来说说怎么处理break和continue C.:=lo B  
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。 NBh%:tu7M  
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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