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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #zXDh3%]a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HZ|6&9we  
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, L+,{*Uj[;  
WMg#pLc#  
R+m{nO~r  
0QGl'u{F  
  class filler  *) wp  
  { b#P8Je`;9  
public : `mMD e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /`1zkBj<&  
} ; M6e"4Gh  
H1l' \  
PC9:nee  
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: }{lOsZA  
34oC285yc  
oreS u;`$  
cZwQ{9>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D^A_0@  
ZFRKh:|  
^Dh2_vbI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mb&b=&  
89L -k%R  
TWn7&,N  
V{"5)Ly?fu  
二. 战前分析 tuv4~i<  
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。 A.y$.(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _|*j8v3  
rOcfPLJi0  
p* ^O 8o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9`b*Y*d  
  /* --------------------------------------------- */ tp1{)|pwY6  
vector < int *> vp( 10 ); 'aCnj8B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vj#gY2qZ  
/* --------------------------------------------- */ 4 Hu+ljdjB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jReI+ pS  
/* --------------------------------------------- */ eQ*gnV}rE%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /aK },+  
  /* --------------------------------------------- */ 7Fq|Zc`P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M~@\x]p >  
/* --------------------------------------------- */ akNJL\b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i3kI{8h  
 ztTpMj  
o&>0 pc  
E&97;VH  
看了之后,我们可以思考一些问题: m, *f6g  
1._1, _2是什么? E=LaPjEIj  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 '8}\! i&  
2._1 = 1是在做什么? '- Z4GcL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^m5{:\ Xk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sT/pA^rnnR  
ftK.jj1:  
N%^mR>.`  
三. 动工 nrZv>r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Tp9LBF  
p HWol!  
z\;kjI  
%``FIv15w  
template < typename T > l]%|w]i\  
class assignment `_f3o,5  
  { 6z/8n f +u  
T value; D]4?UL  
public : )>=`[$D1t  
assignment( const T & v) : value(v) {} SBYRN##n_  
template < typename T2 > 6H3_q x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -,Q<*)q{  
} ; YpuA,r;"  
1pcSfN:"1  
Muarryh}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $i =-A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &jj\-;=~Ho  
S;CT:kG6Y{  
,,@_r&f:  
+|o -lb  
  class holder ysL8w"t  
  { H9&? <j1n  
public : A]R"C:o  
template < typename T > | WDX@Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #8[,w.X  
  { %,>,J`  
  return assignment < T > (t); |FKo}>4  
} P~?u2,.E[  
} ; #ReW#?P%b/  
=r GkM.^  
YXBS!89m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |px4a"  
;1"K79  
  static holder _1; >0512_J+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T nPC\.x  
.&* Tj}p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KnbP@!+c  
而不用手动写一个函数对象。 u |#ruFR  
^\x PF5  
[J:vSt  
!WbQ`]uN/#  
四. 问题分析 Th"7p:SE?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r"rEVx#1=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,E/vHI8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !&#CEF@J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S>**hM U%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HI:E&20y  
b"x:IDW qG  
五. 问题1:一致性 ujwI4oj"c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "ebn0<cZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F.AO  
B[y1RI|9  
struct holder K5k,47"  
  { @^`-VF  
  // ]QpR>b=[j  
  template < typename T > :?lSa6de  
T &   operator ()( const T & r) const } 1c5#Ym  
  { ^GL0|G=(1  
  return (T & )r; X2o5Hc)l<  
} rvOR[T>  
} ; m.lNKIknQ  
V1(eebi|  
这样的话assignment也必须相应改动: NbgP,-  
i3f/{D/  
template < typename Left, typename Right > 6g$+))g  
class assignment ,m0=zH4+:  
  {  {!x-kF_  
Left l; v^KJU +  
Right r; i++ F&r[  
public : :@Q_oyWE8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d'DS7F(c{  
template < typename T2 > ^QXUiXzl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |Z!C`G[  
} ; ?5Lom#^  
E4 JS   
同时,holder的operator=也需要改动: f *)t<1f  
Ndx='j0  
template < typename T > t-/%|@?D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g%^Zq"  
  { F[~qgS*;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); # U!J2240  
} ~lQ]PKJ"  
]\Ez{MdAT  
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。 mz/KGZ5t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |n]^gTJt  
x37r{$2  
return l(rhs) = r; <f:b%Pm 7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AvH/Q_-b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZP?](RV>xg  
][TS|\\  
template < typename Tp > b/<4\f  
class constant_t 3DgI.V6un  
  { 23+>K  
  const Tp t; A7ck-9dT/L  
public : 6 0QElJ9D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tjYe82  
template < typename T > ~*G I<n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +)ro EJ_  
  { Xa%Z0% {  
  return t; hydn" 9;  
} -@AGQ+e  
} ; 6`%}s3Xq  
+}z T][9w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 im*XS@Uj  
下面就可以修改holder的operator=了 s2&UeYbIs  
Ip?Ueaei  
template < typename T > <o p !dS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w)3LYF  
  { w=O:|Xu#*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n j1 cqh  
} mnG\UK,k  
b/WVWDyob/  
同时也要修改assignment的operator() .bew,92  
w[loV  
template < typename T2 > JQI`9$asuC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %M~Ugv_4v  
现在代码看起来就很一致了。 I]TL#ywF   
 vUJb-  
六. 问题2:链式操作 {:fyz#>>^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -cJ(iz9!  
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。 iSHNt0Nl  
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。 2{ }5WH  
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。 :Im_=S[0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `s@1'IG;R_  
A9F&XF7{  
template < typename T > &>sG x K  
struct result_1 Jtc?p{  
  { h]G }E9\l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vFy /  
} ; R"K{@8b  
W~R_- ]k@g  
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: 2<YHo{0BLS  
lD\lFN(:  
template < typename T > #& R x(  
struct   ref rHN>fySn7  
  { %`%1W MO  
typedef T & reference; u V=rLDY  
} ; 8={(Vf6  
template < typename T > mN*9X[ >x  
struct   ref < T &> qo4AQ}0 <  
  { b- %7@j  
typedef T & reference; 3-tp94`8}t  
} ; J:p nmZ`X  
>P+V!-%#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x7t"@Gz  
oa47TqFt  
template < typename T > Hya*7l']B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'U5 E{  
  { mqwN<:  
  return l(t) = r(t); d$b{KyUA  
} Yb414K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 'j>^L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 90teXxg=|  
{/ZB>l@D>8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cXtL3T+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q >)?_O(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1*G7Uh@K}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7ugmZO}lL  
最后的布局是: @^#y23R U  
                Add u.$.RkNMQ  
              /   \ G74<sD  
            Divide   5 fM \T^X  
            /   \ WY0u9M4  
          _1     3 =ww8,z4X  
似乎一切都解决了?不。 Qa(u+  
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。 &UQKZ.  
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。 Pbd#Fu;  
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: $Iv*?S"2  
j@2-^q:`  
template < typename Right > ukvz#hdE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rTW1'@E  
Right & rt) const [ZDJs`h!`  
  { I3s'44  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u;1#eP\;  
} '^lrGO6 z7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R# mZYg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0Rrz   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z[] AH#h  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {Yv |C)O  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 cidS/OH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -&@[]/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 29x "E$e  
Q Gn4AW_  
template < class Action > q{n~s=  
class picker : public Action hTH"jAC+  
  { st/Tb/  
public : f}nGWV%,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (;C_>EL&u  
  // all the operator overloaded \MK)dj5uUJ  
} ; 3J%jD  
/O/u5P{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。 iTqv=  
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: # |w,^tV  
"x3_cA~  
template < typename Right > $?ke "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7A3e-51 >  
  { (:M6*RV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V4/eGh_T  
} si%f.A#  
g)u2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tb:n6a@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @b-?KH  
'xr\\Cd9s  
template < typename T >   struct picker_maker :mL\KQ  
  { :t^=~xO9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F2 >o"j2  
} ; ls 'QfJm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C @hnT<e  
  { 6Q>:g"_  
typedef picker < T > result; '00DUUa  
} ; d=N5cCqq  
u&2uQ-T0  
下面总的结构就有了: @fbvu_-].  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U>ob)-tl  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 D-~HJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j$N`JiKM  
至此链式操作完美实现。 |44CD3A%  
++Az~{W7  
gaTI:SKzc  
七. 问题3 78y4nRQ*  
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。 dy|r:~j3  
)Ky 0q-W  
template < typename T1, typename T2 > tv\P$|LV`8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LW ntZ.  
  { AO>K 6{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W53i5u(  
} O:p~L`o>>  
AkT_ZU>  
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: cg$7`/U  
%+>I1G  
template < typename T1, typename T2 > 9~Q.[ A  
struct result_2 k3^S^Bv\  
  { *Fp )/Ih  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tGv4 S\  
} ; ,i,f1XJ|  
aMh2[I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? k NK)mE  
这个差事就留给了holder自己。 -`f JhQ|  
    l.>QO ;  
\HTXl]  
template < int Order > 6i{W=$ RQ  
class holder; aHwrFkn  
template <> Ms^,]Q1{  
class holder < 1 > G)'cd D1  
  { E83{4A4  
public :  1=W>zC  
template < typename T > RHVMlMX  
  struct result_1 W#-M|  
  { F-UY~i8  
  typedef T & result; j Dy  
} ; Wa ,[#H  
template < typename T1, typename T2 > _2U1$0xK  
  struct result_2 |/YT.c%  
  { =GFlaGD  
  typedef T1 & result; |w:7).P  
} ; 4`!(M]u=  
template < typename T > Jw"'ZW#W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "sL#)<%  
  { J&{E  
  return (T & )r; l,,5OZw  
} eX;"kO  
template < typename T1, typename T2 > t6s#19g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y7!,s-v4W  
  { a;([L8^7$l  
  return (T1 & )r1; @Je{;1   
} 611:eLyy&l  
} ; bWjW_$8  
,#D &*  
template <> 0'VwObq  
class holder < 2 > f u\M2"e  
  { /1o~x~g(b  
public : L[##w?Xf.  
template < typename T > M^k~w{   
  struct result_1 +r4^oT[-  
  { GZ*cV3Y`&  
  typedef T & result; viY _Y.Yjy  
} ; F9-xp7 T  
template < typename T1, typename T2 > 8Qek![3^  
  struct result_2 f>l}y->-Ug  
  { ,58D=EgFy  
  typedef T2 & result; k((_~<$2K  
} ; v:s~Y  
template < typename T > [ V/*{Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tb{l(up/a  
  { hZc$`V=R  
  return (T & )r; xNE<$Bz  
} b^6Ooc/-k  
template < typename T1, typename T2 > }|AUV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %'k^aq FL  
  { oy#Qj3M8=  
  return (T2 & )r2; wGLZzqgq  
} PL%_V ?z  
} ; hPD2/M  
dhsQfWg#}  
}3=]1jH6  
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> >。 ),dXaP[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G|IO~o0+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I:bi8D6  
vezX/xD?  
return l(i, j) = r(i, j); ^5j9WV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |c dQJW  
$WrDZU 2z  
  return ( int & )i; h]vA%VuE'E  
  return ( int & )j; T+N%KRl  
最后执行i = j; V 7%rKK  
可见,参数被正确的选择了。 97'*Xq  
V= !!;KR0  
| u7vY/  
`NyvJt^<  
_ z{:Q  
八. 中期总结 JEs?Rm1^.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: b":cj:mxL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N1+%[Uh9)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "qR qEpD%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7p@qzE  
/wH]OD{  
iK= {pd  
3dQV5E.  
s?7g3H5#0k  
f9X*bEl9;`  
九. 简化 !1w=_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P*)}ENY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^)D[ W(*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _l{G Hz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .E"hsGH9h  
  +-*/&|^等 shj S^CP  
2. 返回引用。 gGH<%nHW1  
  =,各种复合赋值等 7b \HbgZ  
3. 返回固定类型。 aXhgzI5]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]B5qv6  
4. 原样返回。 rpQB# Pz  
  operator, ,eF}`  
5. 返回解引用的类型。 ]'EtLFv)  
  operator*(单目) j%#n}H  
6. 返回地址。 <p-R{}8  
  operator&(单目) E+]gC  
7. 下表访问返回类型。 `N]!-=o  
  operator[] iRBUX`0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^CDQ75tR  
  operator<<和operator>> !#5RP5,,Y  
~OAST  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tTX2>8Gmr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :,]V 03  
g3Xq@RAJc  
template < typename Left > BD\xUjd?)Q  
struct value_return TmvI+AY/  
  { q6%jCt2'  
template < typename T > D42Bm&JocO  
  struct result_1 #Bj.#5  
  { ~?H _?}e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~(~fuDT~O  
} ; =*~]lz__M  
B|/=E470G  
template < typename T1, typename T2 > 27<~m=`}d  
  struct result_2 Ma2sQW\  
  { p. SEW5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b$l@Z&[]  
} ; am]$`7R5d  
} ; W}50E.\#  
soRt<83  
jn&[=Y-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yCwBZ/C  
Nv{r`J.  
下面我们来剥离functor中的operator() Cb%?s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oe=^CeW"  
4. 7m*  
return l(t) op r(t) _{_ybXG|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uosFpa  
return op l(t) \25Rq/&w  
return op l(t1, t2) vSb$gl5H  
return l(t) op !iN=py  
return l(t1, t2) op d OQU#5  
return l(t)[r(t)] U7bbJ>U_|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gc^w,n[E  
NuRxkeEO  
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: 6FFQoE|n  
单目: return f(l(t), r(t)); KB0 HM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 2nQ]  
双目: return f(l(t)); AcqsXBKd  
return f(l(t1, t2)); *yN+Xm8o  
下面就是f的实现,以operator/为例 jjN ]*{s  
_DnZ=&=MA  
struct meta_divide <5%x3e"7u  
  { jQxv` H  
template < typename T1, typename T2 > sgW*0o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {dM18;  
  { fI9 TzpV  
  return t1 / t2; "g;^R/sfq  
} b)"bX}  
} ; 9D#"Ey  
V^Z"FwWk  
这个工作可以让宏来做: 6 9_etv  
A.8{LY;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hsr,a{B%$  
template < typename T1, typename T2 > \ LmE%`qNg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2Dgulx5kGZ  
以后可以直接用 o?BcpWp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xE`uFHuS}  
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 u(iEuF;7  
(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。。。) vPz$jeA  
l*V]54|ON3  
;.>CDt-E]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ca%s$' d  
#usi1UWB#Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :y^0]In  
class unary_op : public Rettype 'id] <<F  
  { p uEu v6F  
    Left l; iOXxxP%#  
public : IhoV80b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iPgewjx  
29p`G1n  
template < typename T > \wwY?lOe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fG_.&!P  
      { hfw$820y[  
      return FuncType::execute(l(t)); \Jq$!foYx  
    } COvcR.*0F  
}q7rR:g  
    template < typename T1, typename T2 > ;;#28nV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const //T1e7)  
      { `}<x"f7.z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @Cg%7AF  
    } Z7>pz:,  
} ; A Ws y9  
>1u!(-A  
tl5}#uJ  
同样还可以申明一个binary_op Qa-]IKOs  
^'9:n\SKQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !ZlBM{C  
class binary_op : public Rettype Jm0o[4  
  { 4JV/Ci5  
    Left l; r$7fw}'I  
Right r; H&Jp,<\x  
public : 2 u:w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wtlIyE  
;n1< 1M>!  
template < typename T > ]'+PJdA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c4H5[LPF  
      { _nW{Q-nh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a k&G=a6^  
    } {BB#Bh[  
0* 7N=  
    template < typename T1, typename T2 > lAYyxG#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MtWzGE=?  
      { 9C9>V]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Ov? kWFO  
    } tgeX~.  
} ; #( G>J4E,  
aLa{zB  
kC:GEY<N:Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 O.OPIQ=?:w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]rk8Jsg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y*ux7KO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C(/{53G(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m+&) eQ:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~\HGV+S!g}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jw"fqr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) YK Cd:^u  
下面是修改过的unary_op !Miw.UmPm  
j'xk [bM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y$-;6zk\]  
class unary_op  %<[?;  
  { M`m-@z  
Left l; BF >67 8h  
  D=ZH? d  
public : "}/$xOl"  
:<Z>?x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :`U@b 6  
,e]|[,r#5  
template < typename T > uKOsYN%D  
  struct result_1 \Z~|ry0v{d  
  { f&5'1tG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cviPCjM  
} ; 5SOl:{A +  
1^R[kaY  
template < typename T1, typename T2 > v2ab  
  struct result_2 QY)hMo=|o8  
  { R#8.]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `?M?WaP  
} ; >s*ZT%TF  
M9*#8>  
template < typename T1, typename T2 > Jw -?7O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 rge]w.X  
  { TAd~#jB9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <4{Jm8zJ  
} uC2-T5n'  
^"  
template < typename T > ?^f=7e8]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gjbSB6[  
  { vZ0K1UTEXY  
  return OpClass::execute(lt(t)); mYx6JU*`  
} @1vpkB~ w  
gmUX 2x(  
} ; c BcZ@e;  
bZ SaL^^(  
S*l=FRFI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1v~1?+a\2  
好啦,现在才真正完美了。 o_C]O"  
现在在picker里面就可以这么添加了: itmFZZh  
GR,gCtG+L  
template < typename Right > =/m$ayG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const { Ba_.]x  
  { HVz|*?&6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (`"87Xomnn  
} z1m-t# v:  
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。 E#n=aY~u-  
$DeVXW  
OrY^?E  
w 6  
!NO)|N>  
十. bind /0YO`])"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x/L(0z  
先来分析一下一段例子 8}Cp(z2  
Utj4f-M  
)mu[ye"p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +W+o~BE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rm[{^V.Z$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CwaW>(`v  
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。 3Ct)5J  
我们来写个简单的。 M*Ri1   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m](q,65 2  
对于函数对象类的版本: .cK<jF@'  
a8 .x=j<  
template < typename Func > \:jJ{bl^A  
struct functor_trait 4W<8 u(  
  { E`b<^l`  
typedef typename Func::result_type result_type; WesEZ\V  
} ; ~j yl  
对于无参数函数的版本: @ r/f  
lZJbQ=K{  
template < typename Ret > R6`,}<A]@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F.iJz4ya_  
  { ei!Yxw8d  
typedef Ret result_type; .zo>,*:t  
} ; $O9,Gvnxx  
对于单参数函数的版本: rLE5fl5W  
\<%?=C'w~  
template < typename Ret, typename V1 > y Dw#V`Y^M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lbm ,#  
  { g|<$ \}  
typedef Ret result_type; j[|mC;y.  
} ; zXGi  
对于双参数函数的版本: aA=7x&z@  
vt(cC) )  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )|B3TjH C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9uW\~DwsZ%  
  { lr9s`>9  
typedef Ret result_type; u&r+ylbs I  
} ; O"emse}Z  
等等。。。 &6^QFqqW`-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~#|Pe1Y  
Pk^W+M_)~  
template < typename Func > oT*qMLdn  
struct func_return I5#zo,9  
  { h[oI/X  
template < typename T > ]SG(YrF  
  struct result_1 hw 0u?++  
  { ,2]a<0m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  4_d'Uh&]  
} ; frUO+  
p~17cH4~-f  
template < typename T1, typename T2 > G'(8/os{  
  struct result_2 >=d%t6 %(  
  { T*qSk!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !c;BOCqa  
} ; ,m1F<Pdts  
} ; h.)o4(bO  
$m;DwlM  
':DLv{R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p>= b|Qy|  
ObSRd$M  
template < typename Func, typename aPicker > /Gvd5  
class binder_1 S(Q=2Y  
  { st wxF?\NS  
Func fn; 4x2,X`pe3  
aPicker pk; !+T29QYK8  
public : +|zcjI'=O  
r"&VG2c0K  
template < typename T > pvYBhTz0  
  struct result_1 rVv4R/3+   
  { w=QW8q?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G!.%Qqs  
} ; H1-eMDe  
9;R'Xo=y  
template < typename T1, typename T2 > cA{7*=G?  
  struct result_2 wAF<_NG#  
  { ?C(3TKH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o+F < r#  
} ; uUJH^pW  
k nljc^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hj,yl&  
";;Nc>-Y  
template < typename T > 3gs!ojG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fVz0H1\J&  
  { d8.A8<wUr  
  return fn(pk(t)); #:s*Hy=  
} 0SV4p.  
template < typename T1, typename T2 > 2:G/Oj h&]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S`pBEM  
  { FK~*X3'  
  return fn(pk(t1, t2)); om2)Cd9~7  
} ZKt`>KZ  
} ; ?H!QV;ku  
+g&M@8XO&  
AmB*4p5b  
一目了然不是么? ou=33}uO  
最后实现bind nQ#NW8*Fs  
Ou{VDE  
x9\]C' *sO  
template < typename Func, typename aPicker > Ie(M9QMp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R5=M{  
  { YI?tmqzt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,"5][RsOn  
} _2X6c,  
P c'\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }aL&3[>>  
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。 6 -BC/  
e\.  
十一. phoenix ]h'*L`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L:7 kp<E  
\G2PK&)F  
for_each(v.begin(), v.end(), Bhk@0\a  
( 'u3,+guz  
do_ c~u91h?  
[ $Y[C A.F  
  cout << _1 <<   " , " Bo0f`EC I  
] K_%gda|l+  
.while_( -- _1), q<Y#-Io%3  
cout << var( " \n " ) 814cCrr,o  
) "EnxVV  
); T@d4NF#  
7 lu_E.Bv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =g$%jM>35  
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 |xrnLdng0R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  NmTo/5s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "Ug+# ;}p$  
_|7bpt9  
yC[Q-P*rG  
template < typename Cond, typename Actor > ,zh_-2^X  
class do_while JZ/T:Hsh4  
  { M/kBAxNIC|  
Cond cd; )H+p6<  
Actor act; ;Qidf}:  
public : i<*W,D6  
template < typename T > zGa V^X  
  struct result_1 Y?:" nhN  
  { xXCsJ9]  
  typedef int result_type; cC9haxW  
} ; S}6xkX  
@ssT$#)$!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tj6kCB  
A}i>ys  
template < typename T > !e}4>!L,(^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C)ic;!$Qhb  
  { 0B"_St}3D  
  do >XW-W  
    { );{76  
  act(t); "p[3^<~uQ  
  } `Dp4Z>| K  
  while (cd(t)); u56F;y  
  return   0 ; @>`qfy?  
} B^/(wHBp  
} ; ]j]<CqG  
;WG%)^e  
S7j U:CLJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `:Zgq+j&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Zi<(>@z2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f/U~X;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J7@Q;gcl:  
下面就是产生这个functor的类: XI"IEwB  
i:H]Sb)<b  
qyjVB/ko  
template < typename Actor > ,_ @) IN  
class do_while_actor 6O"y  
  { j9.%(*  
Actor act; |][PbN D  
public : kArF Gb2c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -/_hO$|W  
[d=BN ,?  
template < typename Cond > 1jd.tup  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EjP)e;  
} ; +pe\9F  
r9p ((ir  
VUD9ZyPw  
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$qazj  
最后,是那个do_ F(w<YU %6  
uM9Gj@_  
df/7u}>9  
class do_while_invoker :0p$r pJP  
  { **c"}S6:mC  
public : gp+@+i>b+[  
template < typename Actor >  WfQZ7e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <&HHo>rl  
  { =FQH5iSd  
  return do_while_actor < Actor > (act); TRr%]qd{Hr  
} #-l+c u{  
} do_; dwb^z+   
\)W Z D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cDz^jC   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /1eeNbd  
最后来说说怎么处理break和continue lInf,Q7W  
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。 WUb] 8$n  
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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