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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qeQTW@6 F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h\Op|#gIT  
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, #AyM!   
@bmu4!"d  
{[hV ['Awv  
f5 wn`a~h  
  class filler hx+a.N  
  { kMo;<Z  
public : U;i:k%Bzy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pTOS}A[dh  
} ; ?q7V B  
@Q !f^  
{O5;V/00}  
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: f6PXcV  
64#~p)  
McNj TD  
vs{i2!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RxAWX?9Z  
^.mQ~F  
<6mXlK3N0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :)g=AhBF  
1'"o; a]k/  
 L/%3_,  
~4=4Ks0  
二. 战前分析 -869$  
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。 REW *6:  
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 {b<p~3%+Hc  
9TO  
2Q|Vg*x\U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3VCyq7 B^  
  /* --------------------------------------------- */ g 4=}].  
vector < int *> vp( 10 ); 0jrcXN~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #i7!  
/* --------------------------------------------- */ m qPWCFP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7{D +\i  
/* --------------------------------------------- */ o83HR[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i'L7t!f}o  
  /* --------------------------------------------- */  M)Yu^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3_J9SwtN  
/* --------------------------------------------- */ W ;,Uh E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |m"2B]"@  
-F4CHpua  
O#H`/z  
YCeE?S1gk3  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZJP.-`U  
1._1, _2是什么? TiCp2Rsz  
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。 gA2Il8K  
2._1 = 1是在做什么? . 7g^w+W  
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。 j Z3N+_J1  
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。 v8 y77:  
+'= ^/!  
?T$i  
三. 动工 _q)`Y:2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n~8-+$6OR  
'ujt w:Z:  
udqGa)&0  
Z2PLm0%:  
template < typename T > d{9rEB?  
class assignment PP[{ c  
  { "h_n/}r=  
T value; ,`P,))  
public : Q6MDhv,  
assignment( const T & v) : value(v) {} W7l/{a @  
template < typename T2 > *VIM!/YW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e l'^9K  
} ; 6y%BJU.I  
UI<'T3b  
hs2f3;)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zIH[ :  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :?@d\c '  
y:iE'SRRK6  
VpWax]'  
A8e b{qv  
  class holder [9z<*@$-  
  {  _"%d9B  
public : ^KF  
template < typename T > $*xnq%A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z #w1,n88  
  { Fu )V2[TY  
  return assignment < T > (t); |; $fy-  
} ^-4mZXAy1|  
} ; AcrbR&cvG  
m3F.-KPO  
}-V .upl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?j ?{} Z  
3y r{B Xn  
  static holder _1; ^^jF*)DT@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @2CYv>  
l"IBt:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Q1v8l.}  
而不用手动写一个函数对象。 R@=ve %a-  
Rk"VFe>r  
viD+~j18  
#ZCgpg$wM  
四. 问题分析 67 7p9{:  
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。 0w8Id . ,  
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。 <rRm bFH#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 15iCJ p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vFL3eu#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,":"Op61  
 Tx/  
五. 问题1:一致性  Ca@[]-_H  
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?| -R~;E[ {%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  O7s0M?4  
#T#&qo#  
struct holder z.e%AcX  
  { 1 YMaUyL 1  
  // &^ =t%A%#  
  template < typename T > 0AJ6g@ t[  
T &   operator ()( const T & r) const e1~C>  
  { wy&VClT  
  return (T & )r; : 60PO  
} xb8fV*RO8A  
} ; }YU#} Ip@  
o%M~Q<wf  
这样的话assignment也必须相应改动: baR{   
%+gze|J  
template < typename Left, typename Right > {'"A hiR/  
class assignment KOhy)h+ h  
  { fa\<![8LAU  
Left l; 6\4oHRJC  
Right r; >^|\wy  
public : /y@$|DI1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B(Y{  
template < typename T2 > YwoytoXK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XLqS{r~?  
} ; `q7I;w+g  
9@QP?=\Y  
同时,holder的operator=也需要改动: 1_7x'5GdA  
TjD`< k  
template < typename T > H!Uy4L~>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r.-NfK4  
  { =c-j4xna>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JP!$uK{u  
} 7<IrN\@U  
bxkp9o  
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。 FxM`$n~K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 HY5g>wv@  
Vfg144FG'  
return l(rhs) = r; jGR_EE  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 wXuHD<<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _m3PAD4  
OjJlGElw  
template < typename Tp > (mt,:hX  
class constant_t [g=yuVXNZZ  
  { }4cLU.L8O  
  const Tp t; U g]6i+rp  
public : d";+8S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cFGP3Q4{  
template < typename T > !uO|1b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ywr^uy1V,/  
  { t.lm`=  
  return t; A[htG\A` 0  
} l= ~]MSwY  
} ; ReZ|q5*  
"E/F{6NH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wF?THkdFo  
下面就可以修改holder的operator=了 TL]2{rf~  
>/1.VT\E  
template < typename T > "JJ )w0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aODOc J N  
  { |;OM,U2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZN%$k-2  
} 'V 1QuSd  
],qG!,V  
同时也要修改assignment的operator() ^YenS6`F  
~`T(mh',  
template < typename T2 > ZzzQXfA#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @L{HT8utK3  
现在代码看起来就很一致了。 +;:i,`Lmg  
(d4zNYK  
六. 问题2:链式操作 ^tc@bsUF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {r[ *}Bv  
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。 CWCE}WU>4  
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。 :E4i@ O7%  
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。 ,6i67!lb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `5[VO  
^L]+e  
template < typename T > 2NIK0%6  
struct result_1 ;oob TW{  
  { saU|.\l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H'?Bx>X  
} ; -("79v>#  
Pa0tf:  
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: jY87N Hg  
1ww|km  
template < typename T > &vdGKYs 6  
struct   ref Rp}6}4=d  
  { d cPh @3  
typedef T & reference; @_1$ <8  
} ; V)!Oss;i  
template < typename T > =!{}:An1$  
struct   ref < T &> UupQ* ,dJ  
  { )c]GgPH  
typedef T & reference;  Gp@Y=mU  
} ; | 2p\M?@  
L!mQP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2$qeNy  
pOIFO =k  
template < typename T > +;FF0_   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Q2[A]4E  
  { 6$fC R  
  return l(t) = r(t); cl:*Q{(Cjk  
} 9DKmXL  
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。 $ AG.<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gqZ7Pro.  
uZd)o AB  
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 ;)"r^M)):  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MSRIG-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -Ah\a0z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {\C$Bz  
最后的布局是: /YUf(' b  
                Add nHyWb6  
              /   \ G\jr^d\  
            Divide   5 5XFhjVmEL  
            /   \ (Clf]\_II  
          _1     3 k(%RX _]C  
似乎一切都解决了?不。 8ru@ 8|r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +-qD!(&-6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '~3( s?B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cX *  
"pMXTRb  
template < typename Right > la|#SS95  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u+8_et5T  
Right & rt) const R;I}#b cJ  
  { 6<rc]T'|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "i_tO+  
} iLv"ZqGrw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^4 es  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5>h2WL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 //H+S q66  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _or$^.='  
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。 -?LSw  
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? Z#7HuAF{]  
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: +1h^9 Y'  
bTHJbpt*-  
template < class Action > GN=F-*2  
class picker : public Action ~;bwfp_  
  { w<\N-J|m  
public : dn%/SJC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bsqoR8  
  // all the operator overloaded Q6Jb]>g\H  
} ; G!0|ocE}  
O}#*U+j  
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。 M 80Us.  
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: iDHmS6_c  
r)U9u 0  
template < typename Right > pxDZ}4mOh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &(Xp_3PO  
  { \Cx3^ i X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ->8n.!F}  
} nqiy)ZN#R  
Y*w< ~m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -pg7>vOq  
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。 P 3lN ns3  
4fP>;9[F  
template < typename T >   struct picker_maker r10)1`[  
  { mN@0lfk;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :*}tkr4&eh  
} ; ~a/yLI"'g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !B-&I E?  
  { `DWzp5Ax  
typedef picker < T > result; LNg[fF^:  
} ; VMHiuBz:  
$JX_e  
下面总的结构就有了: %,6@Uu#%6  
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。 N_/&xHw  
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。 0FEb[+N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QbOm JQ  
至此链式操作完美实现。 QD\S E  
RsTpjY*Xb  
3 5|5|m a  
七. 问题3 *dUnP{6g  
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。 DrMcE31  
w :^b3@gd  
template < typename T1, typename T2 > [DjdR_9*I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }o)GBWqHR  
  { (qohb0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #n~/~*:i92  
} #;?z<  
L$7v;R3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: sjShm  
:hxfd b-  
template < typename T1, typename T2 > 9J2% 9,^  
struct result_2 C_'Ug  
  { {&K#~[)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [Hn+r &  
} ; (CuaBHR  
^IQC:2 1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -qx Z3   
这个差事就留给了holder自己。 Kj-:'jzW  
    ijyj}gpWha  
F\Tlpp9  
template < int Order > H+*o @0C\~  
class holder; I:mJWe  
template <> ]IyC  
class holder < 1 > !t;$n!7<  
  { QM;L>e-ZY  
public : yVh]hL#4+w  
template < typename T > go{'mX)}u  
  struct result_1 u\=Nu4)Z F  
  { 7 F+w o  
  typedef T & result; = @ph  
} ; m0=CD  
template < typename T1, typename T2 > E\RQm}Z09  
  struct result_2 n:k~\-&WJ  
  { [!bTko>rSB  
  typedef T1 & result; <niHJ*  
} ; '%K,A-7W  
template < typename T > L & PhABZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LuQ=i`eXx  
  { /!7m@P|&D  
  return (T & )r; B;7L:  
}  299; N  
template < typename T1, typename T2 > 7 NJ1cQ-}t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j g$%WAEb  
  { NSM-p.I9  
  return (T1 & )r1; !>t |vgW  
} rJ!xzge;G  
} ; UXIq>[2Z1  
.F 3v)  
template <> 2v%~KV  
class holder < 2 > GHYgSS  
  { ]^aece t  
public : -V4@BKI8  
template < typename T > o*r\&!NIw  
  struct result_1 v?d~H`L  
  { JNX7]j\  
  typedef T & result; "v ^Q !  
} ; B8B^@   
template < typename T1, typename T2 > ^>k[T.  
  struct result_2 wU+ofj; +I  
  { !;iySRZr  
  typedef T2 & result; skZxR5v3~L  
} ; WnHf)(J`"  
template < typename T > jQsucs5$h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4y)"IOd#|  
  { oD!72W_:  
  return (T & )r; N,Y<mX  
} 4-cnkv\~  
template < typename T1, typename T2 > &?YQVwsN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J. {[>  
  { ZH~m%sA  
  return (T2 & )r2; ?~u"w OH'  
} {!6!z,  
} ; qZA?M=NT?  
Ibpk\a?A{  
G9}[g)R*  
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> >。 - n11L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FV:{lC{h~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HOu<,9?>Q  
rD<@$KpP  
return l(i, j) = r(i, j); gD&%$&q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zy5@K)  
\{NeDv{A  
  return ( int & )i; >JC.qjA  
  return ( int & )j; F/@#yQv?  
最后执行i = j; N:gS]OI*  
可见,参数被正确的选择了。 JUwP<C[  
(lEWnf=2h  
7{<t]wQq  
"&L<u0KHG  
yUEUIPL  
八. 中期总结 ,:;nq>;  
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: u4+)lvt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c67O/ B(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1z[WJ}$u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6RzTSb  
S/7D}hJ  
vbFY}  
8+gSn  
i,* DWD+  
#lV&U  
九. 简化 m,)Re8W-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (Dc dR:/=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N}.h_~6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p3sz32RX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a>""MC2  
  +-*/&|^等 Hhfqb"2on  
2. 返回引用。 80:na7$)#  
  =,各种复合赋值等 [f- #pew  
3. 返回固定类型。 Cn+TcdHX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c;(}Ih(#  
4. 原样返回。 ;k!Ej-(  
  operator, rQ~%SUM7  
5. 返回解引用的类型。 63F0Za}h  
  operator*(单目) SM0=  
6. 返回地址。 uQpV1o5iA  
  operator&(单目) _Se>X=  
7. 下表访问返回类型。 &/a/V  
  operator[] V&\ZqgDF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {N7,=(-2=  
  operator<<和operator>> ` LU&]NS3  
t {x&|%u  
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。 M{hA`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z>Sv[Ec  
2+y4Gd 7  
template < typename Left > RZDZ3W(;h  
struct value_return 8FbBv"LI,g  
  { J*$ !^\s  
template < typename T > *B@<{x r  
  struct result_1 +a;: 7[%&  
  { Qv']*C[!z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nA%-<  
} ; MPM_/dn-  
X0P<ifIv  
template < typename T1, typename T2 > C]eb=rw$  
  struct result_2 P#76ehR]K  
  { shP,-Vs #  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #gi&pR'$  
} ; W;Fcp  
} ; =]etw  
J#'c+\B<2X  
CUY2eQJ{U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %Ix^Xb0  
2/(gf[elX  
下面我们来剥离functor中的operator() tPFV6n i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LTFA2X&E=  
y{"8VT)  
return l(t) op r(t) L88oh&M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lD 9'^J  
return op l(t) )UN@|IX  
return op l(t1, t2) D Q~+\  
return l(t) op  UIhB  
return l(t1, t2) op cBc6*%ZD  
return l(t)[r(t)] !k%Vw1 8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hM+nA::w  
s )_sLt8?  
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: 9SMM%(3, r  
单目: return f(l(t), r(t)); m!!uf/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [.|tD  
双目: return f(l(t)); a-8~f8na{(  
return f(l(t1, t2)); ]Alu~Dw  
下面就是f的实现,以operator/为例 # Wh"_zpM+  
gp(w6 :w  
struct meta_divide }2JSa8  
  { uw;s](~E  
template < typename T1, typename T2 > vmW4a3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /AW6XyMD _  
  { CDR^xo5 dP  
  return t1 / t2; #YjV3O5<  
} JWH}0+1*  
} ; WYI? M  
NoiU5pP  
这个工作可以让宏来做: 1~ZDHfd5  
^c.b@BE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q_M2!qj  
template < typename T1, typename T2 > \ *>Om3[D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?Tb'J`MO  
以后可以直接用 eN,m8A`/S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (Tc ~  
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 1!BV]&,[  
(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。。。) w;{k\=W3Ff  
zg|yW6l)9  
9;JU c0%  
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 qlDLZ.  
Lf7iOW9U3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,]20I _  
class unary_op : public Rettype PP$Ig2Q  
  { 1AA(qE  
    Left l; Yo(8mtYU  
public : CbK7="48  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /WMG)#kw'  
y\)bxmC  
template < typename T > 9l OUE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Y>!xm   
      { gY;N>Yq,C  
      return FuncType::execute(l(t)); e#&[4tQF  
    } :=*>:*.Kb  
o3}12i S  
    template < typename T1, typename T2 > `| R8WM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *1%=?:$(r6  
      { P),%S9jP;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `4Nc(aUr  
    } `4l>%S8y:  
} ; %3"3OOT7  
V}@c5)(j  
bCA3w%,kM  
同样还可以申明一个binary_op ]:]2f 9y  
)mwY] !  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nef-xxXC^I  
class binary_op : public Rettype uCmdNY  
  { 7|65;jm+  
    Left l; l m-ubzJN  
Right r; v }P~g  
public : ;#f_e;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j:U>V7Kn3~  
h_y<A@[P}  
template < typename T > ChGwG.-%L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _v]I6<!5U  
      { Gs*ea'T)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }L:LcM  
    } nLT]'B]$ +  
,3N8  
    template < typename T1, typename T2 > ZFrK'BvbR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Uu,Vv  
      { "B)DX*-\?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C|z`hNp  
    } ~oSLWA9  
} ; cDE?Xo'!  
q_HD`tW  
9n9/[?S  
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 QF-.")Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1mA)=hu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ig$5Ui  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n>Zkx+jLj<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ) @))3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?86h:9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Bg7?1m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <J`_Qc8C  
下面是修改过的unary_op {"4t`dM  
r+$ 0u~^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > etGquW.  
class unary_op ?V*>4A  
  { MV=.(Zs  
Left l; 5dYIL`  
  & +%CC  
public : Z<ke!H  
oJXZ}>>iT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tDIzn`$ z  
B-M|}T  
template < typename T > hhYo9jTHW  
  struct result_1 |a^ydwb  
  { Nnv&~ D>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h1)p{ 5}H  
} ; 7"8HlOHA  
jzzVZ%t  
template < typename T1, typename T2 > 7B7I'{d  
  struct result_2 Gg,,qJO  
  { t}*teo[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3PBg3Y$  
} ; !gJAK<]iW  
R<JI  
template < typename T1, typename T2 > Hi.JL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i-niRu<  
  { _jeub [  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |bd5aRS9  
} DYzVV(_J"  
`{tykYwCLc  
template < typename T > 1 4(?mM3   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uY'Ib[H  
  { =PO/Q|-v?  
  return OpClass::execute(lt(t)); :q6hT<f;  
} &TC  
r Ld,Izi  
} ; U76:F?MH  
o"'VI4  
)%#hpP M^  
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 a#G7pZX/I}  
好啦,现在才真正完美了。 3OM\R%M  
现在在picker里面就可以这么添加了: %>24.i"l  
fI"`[cA"]  
template < typename Right > CGv(dE,G&]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [nG/>Z]W  
  { iW |]-Ba\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Az0Yt31=  
} C5XCy%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。 s'LG3YV-<  
R`s /^0  
)NyGV!Zuu  
t'[vN~I'  
JziMjR  
十. bind U/jJ@8  
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。 +cj NA2@  
先来分析一下一段例子 u&pLF%'EQ  
pRt )B`#  
gvwR16N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @^;\(If2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uOougSBV,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q[~O`Lz  
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。 p&ow\A O  
我们来写个简单的。 P#Eqe O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'n>|jw)  
对于函数对象类的版本: %f:'A%'Qb  
g:f0K2)\r:  
template < typename Func > q:?g?v  
struct functor_trait 0imz }Z]  
  { uy`U1>  
typedef typename Func::result_type result_type; '# (lq5 c  
} ; ?$r+#'asd(  
对于无参数函数的版本: 3&2,[G04  
U ][.ioc  
template < typename Ret > &s] s]V)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > egP3q5~  
  { k W-5H;>  
typedef Ret result_type; #!, xjd  
} ; ,pAMQ5  
对于单参数函数的版本: [ >vS+G  
y& Dd  
template < typename Ret, typename V1 > 8mCr6$|%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %*jpQOw  
  { XWB>' UDQ#  
typedef Ret result_type; tQ|b?3  
} ; ]JhtO{  
对于双参数函数的版本: a"WnBdFZ  
~vF.k,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q*'hSt@+D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4)XN1r:  
  { lg!1q8  
typedef Ret result_type; .|iUDp6vz  
} ; T-<^mX[}  
等等。。。 ;$|+H"g|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -u8@ .  
?B h}  
template < typename Func > ~t#'X8.)  
struct func_return [r]USCq  
  { 9Ft)VX  
template < typename T > yn %w'  
  struct result_1 co~TQpy^  
  { <(^-o4Cl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^2=Jv.2{|  
} ; mTs[3opg  
^[ id8  
template < typename T1, typename T2 > 4|XE f,  
  struct result_2 "bw4 {pa+  
  { kSI,Q!e\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k+s<;{  
} ; @${!C\([1  
} ; ("{AY?{{  
$s) ^zm~  
j"YJ1R-5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q |l93Rb`  
u6%56 %^f  
template < typename Func, typename aPicker > 5Impv3qaZ  
class binder_1 u |f h!-  
  { !Noabt  
Func fn; 8fDnDA.e  
aPicker pk; Dnd  
public : s"sX# l[J  
g@1MIm c'!  
template < typename T > sAnH\AFm  
  struct result_1 3mBr nq]j>  
  { q=R=z$yr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :b.#h7Qt<  
} ; xE0+3@_>>  
_$, .NK,6  
template < typename T1, typename T2 > G=b`w;oL:  
  struct result_2 AE<AEq  
  { hl# 9a?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  nbOMtK  
} ; &Nec(q<  
\(;5YCCE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E^|b3G6T  
h,\_F#hi  
template < typename T > V;)'FJ)]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,q:6[~n  
  { : ;d&m  
  return fn(pk(t)); #s]]\  
} #}B~V3UD  
template < typename T1, typename T2 > NIYAcLa@n8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^K;,,s;0  
  { 9MGA#a  
  return fn(pk(t1, t2)); 73]%^kx=  
} {yfG_J  
} ; kvo741RO6  
kmP0gT{Sj  
0TVO'$Gvi  
一目了然不是么? H9 't;Do  
最后实现bind l+T\DZ  
%GHHnf%2Z  
#b{otc)  
template < typename Func, typename aPicker > LoTq2/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GLk7# Y  
  { 3S.rIai+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7R)"HfUh  
}  rZDKVx  
n JLr]`_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 al" 1T-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2o/AH \=2  
t#<q O6&B  
十一. phoenix @YT=-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %VwB ?  
6}|/~n  
for_each(v.begin(), v.end(), r3iNfY b  
( blS*HKw  
do_ `;i| %$TU  
[ hz )L+  
  cout << _1 <<   " , " u2!8'-Ai  
] ; /EH@V|  
.while_( -- _1), R?I(f(ib   
cout << var( " \n " ) Q <78< #I  
) gp$+Qd  
); .$?s :t  
*D|6g| Hb  
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: h`5au<h<  
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 P;A"`Il  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N\xqy-L9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D* Vr)J  
* y`^Fc  
?+dI/jB4X  
template < typename Cond, typename Actor > Y6g[y\*t  
class do_while Que)kjp  
  { Q&n|tQ*4  
Cond cd; iv56zsR  
Actor act; KiCZEA  
public : 2-{8+*_'  
template < typename T > . vYGJ8(P  
  struct result_1 bC)<AG@Z\  
  { C#vh2'  
  typedef int result_type; 8U=M.FFp  
} ; %PyU3  
3 :f5xF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} czedn_}%Q  
)B8[w  
template < typename T > hgsE"H<V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N*@bJ*0  
  { *d(wO l5[  
  do a{]1H4+bQ  
    { hBN!!a|l  
  act(t); Iy e  
  } `~*qjA  
  while (cd(t)); ?VReKv1\  
  return   0 ; f^0vkWI2  
} }3N8EmS  
} ; `uGX/yQ#=  
7p2x}[ .\  
9]hc{\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {Y\hr+A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,`H=%#  
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。 'jmcS0f -  
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。 dJCu`34Y'|  
下面就是产生这个functor的类: uOZ+9x(  
lr^-  
KnU"49  
template < typename Actor > EmY8AN(*  
class do_while_actor jixU9]  
  { MR8-xO'w  
Actor act; x}F.<`  
public : {V:?r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qr6WSBc  
'3 |OgV  
template < typename Cond > @tp/0E?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `[Lap=.' .  
} ; -4X,x  
\Z57UNI  
UVU}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^3*gf}  
最后,是那个do_ }S%a]  
2]Y (<PC  
{|> ~#a49h  
class do_while_invoker 12cfqIo9  
  { Sqfa,3?L  
public : 5t0i/&zX  
template < typename Actor > c*6o{x}K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @|5B  
  { ztb2Ign<  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,[~Ydth  
} to,=Q8 )0  
} do_; gR1X@j$_  
+n)(\k{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i 0L7`TB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !nykq}kPN\  
最后来说说怎么处理break和continue Gt-  -7S  
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。 9:@os0^O  
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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