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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]Orx %8QS!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z#d#n!Lz  
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, %)r ~GCd  
r+FEgSDa]  
Gc|)4c  
mtv8Bm=<  
  class filler @[3c1B6K  
  { tNT Sy =  
public : YGyv)\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ps 3 )d  
} ; k|)fl l  
?A3L8^tR  
1.!U{>$  
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: }9S}?R  
0y9 b0G  
p' >i3T(  
lDYgt UKG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [7v|bd  
W r/-{Wt  
lv 8EfN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -)}s{[]d6m  
sE"s!s/  
sP(+Z^/  
5Ml=<^  
二. 战前分析 '}_r/l]K  
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。 Z0Z6a Zeb  
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 Xi&J%N'  
?mg@zq8  
1]7gYNzV"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]P?< 2,  
  /* --------------------------------------------- */ |ri)-Bk ,  
vector < int *> vp( 10 ); lxhb)]c ^>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [%.v;+L  
/* --------------------------------------------- */ /d3Jd .l!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MoIh =rw  
/* --------------------------------------------- */ D!&(#Vl _  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v=N?(6T  
  /* --------------------------------------------- */ <>3)S`C`p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); glMHT,  
/* --------------------------------------------- */ lgOAc,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _>- D*l  
(9'^T.J  
7{|QkTgC  
Tz]R}DKB&  
看了之后,我们可以思考一些问题: P3_.U8g$r  
1._1, _2是什么? $O%{l.-O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nYyhQX~]B  
2._1 = 1是在做什么? rpT.n-H>%A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 L80(9Y^xn  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~Bzzu % S  
bKo %Ak,  
8 t5kou]h  
三. 动工 11=$] K>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EA& 3rI>U)  
xl\Kj2^  
m^_=^z+  
Jxe+LG  
template < typename T > l[}4 X/  
class assignment c2npma]DZ  
  { tq3_az ~1  
T value; y }odTeq  
public : C ^Y\?2h1  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~ nsb  
template < typename T2 > 4V,.Oi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  $GJT  
} ; "%-Vrb=:Y  
wX,V:QE  
ffrIi',@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {OU|'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8`q7Yss6F  
TekUY m!G  
_Iy\,<  
8%[pno |0I  
  class holder @Wu-&Lb  
  { _;1{feR_  
public : d?2V2`6  
template < typename T > =kd$??F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9njl,Q:  
  { "z~ba>,-\  
  return assignment < T > (t); qlO}=b/  
} Ke$_l]}  
} ; [xMa^A>p  
g*Y, .  
[?!I*=*b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6}4})B2  
DP ? d C`  
  static holder _1; S#/%#k103  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *pKTJP  
P49\A^5S!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @+u>rS|IB  
而不用手动写一个函数对象。 * DL7p8  
ScPVjqG2{  
{K,In)4  
4-(kk0]`z  
四. 问题分析 Y=Vbs x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 % Y^J''  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Luq4q95]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a{5SOe;;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y~SVD@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J +6zV m  
.JhQxXj  
五. 问题1:一致性 _P;D.>?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :KLXrr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uw)7N(os\`  
]?Ef0?44  
struct holder &gXh:.  
  { 4QL>LK  
  // f[^f/jGm  
  template < typename T > K+B978XD  
T &   operator ()( const T & r) const %Sr+D{B  
  { x$Dq0FX!%_  
  return (T & )r; ;a:H-iC  
} )BP*|URc  
} ; tdy2ZPVtTV  
mDB  
这样的话assignment也必须相应改动: ^Co-!jM  
Zi!Ta"}8  
template < typename Left, typename Right > r* *zjv>  
class assignment M([#Py9h  
  { o96C^y{~S  
Left l; xs$$fPAQ  
Right r; n<I{x^!  
public : rwm^{Qa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _fGTTw(  
template < typename T2 > cnv>&6a)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tXD$HeBB?  
} ; bzg C+yT  
zkQ[<  
同时,holder的operator=也需要改动: :{lwz#9V  
ZCiCZ)oc  
template < typename T > \8`?ir q"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <xOv8IQ|  
  { wX$:NOO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /ZLY@&M  
} xO~ ElzGm  
/ HTY>b  
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。 GD W@/oQr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'rQ"Dc1D  
Ui{%q @  
return l(rhs) = r; v3tJtb^'!  
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。 f:T?oR>2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: % RSZ.  
<n"BPXF~  
template < typename Tp > Tb/TP3N  
class constant_t M>8J_{r^  
  { i!wU8 @  
  const Tp t; UM}u(;oo%)  
public : }pc9uvmIJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} APQq F/  
template < typename T > =OVDJ0ozZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8)i""OD@I  
  { g?C;b>4  
  return t; Jd2.j?P=  
} s27IeF3  
} ; hsZ/Vnn`  
39pG-otJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L * n K> +  
下面就可以修改holder的operator=了 =bVPHrKNQ  
/?\3%<vn  
template < typename T > G dgL}"*F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2z.ot'  
  { Hvl n>x@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wboh2:TH:  
} {pzj@b 1S  
0c_xPBbB+  
同时也要修改assignment的operator() W :w~ M'o  
s}D>.9  
template < typename T2 > ]BQYVx/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @ [$_cGR7  
现在代码看起来就很一致了。 y4V:)@ P  
vdQoJWuB  
六. 问题2:链式操作 S}m_XR]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V7ph^^sC}  
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。 G=dzP}B'WA  
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。 $Y$9]G":  
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。 #el27"QP0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NE995;  
iyskADS  
template < typename T > s?SspuV  
struct result_1 >4 OXG7.&f  
  {  ao(T81  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1GY2aZ@  
} ; %|Ps|iV  
k3\N.@\  
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: |s|}u`(@9  
98m|&7  
template < typename T > =;}W)V|X)S  
struct   ref Zed Fhm  
  { nK&]8"  
typedef T & reference; xU *:a[g  
} ; !-gU~0  
template < typename T > B.z$0=b  
struct   ref < T &> 8v:{BHX  
  { ?RRO  
typedef T & reference; 0p.bmQSH  
} ; g(7 -3q8eq  
"4j~2{{ F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V"FQVtTx7  
lame/B&nc  
template < typename T > t [QD#;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ {Z0@G+  
  { >r.]a`  
  return l(t) = r(t); YJi%vQ*]  
} GQ_KYS{  
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。 MvVpp;bd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AeJ ;g  
JAbUK[:K  
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 BD g]M/{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <@<rU:o=V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J[ds.~ $  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nHK(3Z4G  
最后的布局是: V\~.  
                Add 50UdY9E_v}  
              /   \ #6sz@XfV  
            Divide   5 *zfgO pK  
            /   \ \l+v,ELX=  
          _1     3 _03?XUKV  
似乎一切都解决了?不。 6&3,fSP  
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。 DM.lQ0xk  
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。 tDByOml8Ix  
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: kmB!NxF>)F  
A~ya{^}  
template < typename Right > sXKkZ+2q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lU WXXuO]  
Right & rt) const LZ*8YNp1'  
  { -@TY8#O#-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9tiZIm93]  
} ZbnAAbfKH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Uqr>8|t?  
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。 jm0p%%z  
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。 +9)Jtm oL  
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。 ]5!3|UYS  
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。 OG\i?N  
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? )0{`}7X  
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: A q i:h]x  
m 0HK1'  
template < class Action > .hTqZvDa  
class picker : public Action =w2 4(S  
  { PK*Wu<<  
public : \0$+*ejz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q PH=`s  
  // all the operator overloaded [g}Cve#i  
} ; _0H oJ  
0zt]DCdY  
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。 dj gk7  
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: }nx)|J*p  
!\4x{Wa]  
template < typename Right > "hkcN+=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4;`z6\u9-  
  { ~/OY1~c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F!z0N&#  
} oqrx7 +0{  
V^~RDOSy7n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g?j)p y  
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。 FaHOutP  
5Rqdo\vE  
template < typename T >   struct picker_maker /Vlc8G  
  { "k zKQ~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *D5 xbkH=.  
} ; blc?[ [,!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Iu _*U9)  
  { Met?G0[  
typedef picker < T > result; K.tNV{OL  
} ; W"{Ggk `  
l1KMEGmG  
下面总的结构就有了: |k a _Zy  
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。 [lmF2  
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 zo'[/ [R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xATx2*@X2  
至此链式操作完美实现。 ">V&{a-C4  
LIg1U  
<o EAy  
七. 问题3 FW]tDGJOw  
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。 w OL,LU  
'|}A /`  
template < typename T1, typename T2 > Koa9W >!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )e(<YST  
  { A;AQw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i'Y8-})  
} =NB[jQ :(  
U-|]A\`)I  
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: ly0R'4j \  
;hj lRQ\  
template < typename T1, typename T2 > R'BB-  
struct result_2 :e<jD_.X  
  { MU<(O}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c3]t"TA,  
} ; 0R x#Fm  
 ?kjQ_K  
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? g 9,"u_  
这个差事就留给了holder自己。 F^,:p.ihm<  
    $]7f1U_e  
1U\ap{z@  
template < int Order > ]#0 (  
class holder; +eVYy_bL-  
template <> l 9K`+c+t  
class holder < 1 > ZL|aB886  
  { RpdUR*K9x  
public : !'f7;%7s  
template < typename T > q4ROuE|d  
  struct result_1 qxZIH  
  { y)kxR  
  typedef T & result; y-<.l=6A  
} ; q,v<:sS9T  
template < typename T1, typename T2 > 9A |A@E#  
  struct result_2 7x)Pt@c  
  { ]b- 2:M  
  typedef T1 & result; z/t|'8f  
} ; <2U#U;  
template < typename T > 7q0_lEh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dT| XcVKg  
  { =<]`'15"V  
  return (T & )r; J8i;E 4R  
} vQWmHv\P  
template < typename T1, typename T2 > i)#-VOhX)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C qd\n#d/~  
  { 2 6#p,P  
  return (T1 & )r1; y3~=8!Tj?Q  
} b6k`R4S3  
} ; o78u>Oy  
sn"((BsO<  
template <> Ny^ 1#R  
class holder < 2 > !73y(Y%TE  
  { *g5bdQ:Av~  
public : & ALnE:F  
template < typename T > hHJiGVJ=V  
  struct result_1 T zL|{9  
  { j6%W+;{/pj  
  typedef T & result; Q-x>yau"  
} ; #XQ/y}(  
template < typename T1, typename T2 > gL<n?FG4b  
  struct result_2 qu B[S)2}  
  { 5 -i,Tx&:  
  typedef T2 & result; !h? HfpYv  
} ; ~J\qkQ  
template < typename T > _8G w Mj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bBIh}aDN  
  { Hf4_zd  
  return (T & )r; {Y~>&B5  
} W3:j Z:  
template < typename T1, typename T2 > aoy Be|H~=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {4_s:+v0  
  { Avx`  
  return (T2 & )r2; i'f w>-0  
} M CC4'  
} ; 3.W[]zH/u  
@CNJpQ ujn  
pg{VKrT`  
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> >。 F ~A $7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jg#0g eU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TV{GHB!p"  
BTAbDyH5  
return l(i, j) = r(i, j); h)Y] L#R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~  QRjl  
o z*;q]  
  return ( int & )i; RV~t%Sw^  
  return ( int & )j; aM5]cc%  
最后执行i = j; ?/|Xie  
可见,参数被正确的选择了。 E/cV59  
^E}?YgNp  
 h,/Aq  
)kep:-wm  
=lAjQt  
八. 中期总结 IfmQP s+f  
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: =g+}4P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LR=Ji7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $RDlM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  IuY9Q8  
|WB-Ng  
ixA.b#!1  
kk fWiPO^  
AJyN lQ  
|z)s9B;:#i  
九. 简化 W.3b]zcV  
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。 x-i1:W9;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [8T{=+k  
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: tz ;3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cWW?@ _  
  +-*/&|^等 8 a]'G)(ts  
2. 返回引用。 sVx}(J  
  =,各种复合赋值等 #mV2VIX#Jv  
3. 返回固定类型。 fkI 5~Y|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \'~ E%=Q  
4. 原样返回。 q7 PCMe  
  operator, ^N7H~CT"  
5. 返回解引用的类型。 Pd7\Q]of  
  operator*(单目) *)K\&h<{  
6. 返回地址。 1L,L/sOwB&  
  operator&(单目) R-%6v2;ry  
7. 下表访问返回类型。 $0$sM/%  
  operator[] NP;W=A F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0AHQ(+Ap  
  operator<<和operator>> tV !?Ol  
^PEw#.WG  
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。 "Z&.m..gc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "t^v;?4  
}Xj25` x  
template < typename Left > &tH?m;V  
struct value_return +/[M Ex=   
  { !( lcUdBd  
template < typename T > Zv!`R($  
  struct result_1 z Rna=h!  
  { M\{n+r -m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MtkU]XKGT  
} ; &nIu^,.  
vAX(3  
template < typename T1, typename T2 > uZ6krI  
  struct result_2 C8K2F5c5  
  { _mSefPl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1(DiV#epG  
} ;  GK/Po51  
} ; @1CXc"IgA  
C*mVM!D);!  
*}\M!u{J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u"h/ERCa  
}JFTe g  
下面我们来剥离functor中的operator() t5{P'v9J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6x^$W ]R  
=TD`Pet  
return l(t) op r(t) Z:9Q~}x8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {R_>KE1  
return op l(t) TAXsL&Tz>  
return op l(t1, t2) 6+$2rS$1V  
return l(t) op -;9 }P  
return l(t1, t2) op J+/}m}bx  
return l(t)[r(t)] Y(Oh7VwY*P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lp}S'^ y  
ujV{AF`JfB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: N,TV?Q5l7  
单目: return f(l(t), r(t)); R!dC20IMvH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZA="Dac  
双目: return f(l(t)); 8e?/LA%MU  
return f(l(t1, t2)); 'dwW~4|B  
下面就是f的实现,以operator/为例 6U{A6hH]  
#I=EYl=Vvi  
struct meta_divide 7IxeSxXH  
  { "0HUaU,e  
template < typename T1, typename T2 > JY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~/G)z?+E  
  { AERJ]$\  
  return t1 / t2; aDdxR:  
} *$=i1w  
} ; 4<Vi`X7[F  
M FIb-*wT  
这个工作可以让宏来做: cK'g2S  
!Ubm 586!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g,d_  
template < typename T1, typename T2 > \ kG D_w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W{;Qi&^ca  
以后可以直接用 (p2`ofj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :u4|6?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 AA5G` LiT  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Um+_ S@h  
DZ|*hQU>K  
L"ho|v9:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `N\ ^JAGW  
:9QU\{2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g`pq*D  
class unary_op : public Rettype mn@1&#c4y  
  { ZxvH1qx8  
    Left l; es7;eH*O9  
public : 8$NVVw]2,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YNBM\Q  
=2&\<Q_Fi  
template < typename T > b~zSsws.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AQZ<,TE0,  
      { bqbG+ g  
      return FuncType::execute(l(t)); ]q"&V\b  
    } hF$`=hE,F~  
.{ v$;g  
    template < typename T1, typename T2 > SXw r$)4_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k3bQ32()  
      { 6!_Wo\ _%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5&8E{YXr  
    } {N~mDUoJ|  
} ; #}#m\=0  
ndD>Oc}"3  
|jIHgm  
同样还可以申明一个binary_op }<WJR Y6j  
JwMRquQv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @V:K]M 5  
class binary_op : public Rettype Wx0i_HFR  
  { ]0D-g2!|A  
    Left l; VgbNZ{qk@  
Right r; <ww D*t  
public : `ArUoYb B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P3Ql[ 2  
F>\,`wP  
template < typename T > -H%v6E%yh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a{ST4d'T  
      { (}b~}X9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g !^N#o  
    } ~IZ-:?+S^  
I<2`wL=  
    template < typename T1, typename T2 > ?J2{6,}O*.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xy(QK2|  
      { O::FB.k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  J#` 7!  
    } 6SCjlaGW5  
} ; |*?N#0s5h  
W5u5!L/  
Fu.aV876\f  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &6\&McmkX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yu6~:$%H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9(]_so24,  
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。 cB,^?djJ3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *fm?"0M5  
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。。。 Fbo"Csn_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *z[vp2 TN  
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) 7 (2}Vs!5  
下面是修改过的unary_op Tu(:?  
z<eu=OD4t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K#A&  
class unary_op <4TI;yy6?  
  { +jE)kaV%  
Left l; %R$)bGT  
  q.J6'v lj/  
public : SAnr|<Y/  
7=fM}sk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "\*)KH`C  
a>GA=r  
template < typename T > 3.YH7rN  
  struct result_1  Z`*V9  
  { $+PioSq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XtO..{qU  
} ; ftY&Q#[  
#)S}z+I  
template < typename T1, typename T2 > mH,s!6j?Vp  
  struct result_2 4>(K~v5;N  
  { Mg\588cI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #m|el@)  
} ; 9,fV  
Mzg'$]N  
template < typename T1, typename T2 > S+06pj4Ie  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |6d:k~p  
  { HJr/N)d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6teu_FS  
} L~ax`i1:"  
XF: wsC  
template < typename T > EG\L]fmD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sp[9vlo8  
  { $MasYi  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~"S5KroN  
} J.rS@Z`~7  
}F1Asn  
} ; ScJ:F-@>  
IG0_  
f #h0O3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u0R[TA3  
好啦,现在才真正完美了。 .:H'9QJg  
现在在picker里面就可以这么添加了: %;4#?.W8  
_3 [E$Lg  
template < typename Right > wSjy31  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZS:[ZehF  
  { UP-2{zb |?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9>+>s ?IgK  
} nxN("$'cq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 pjO  
5 n4/}s  
NH/jkt&F[  
mV]~}7*Y;  
l&Q@+xb>  
十. bind gs2qLb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R@WW@ Of  
先来分析一下一段例子 C|}yE ;*a  
'q9Ejig  
] Q^8 9?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ])pX)(a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R&s/s`pLW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lU|ltnU  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6Hc25NuQZ  
我们来写个简单的。 7# 'j>]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aJm5`az)  
对于函数对象类的版本: RGV{KL  
P9\y~W  
template < typename Func > NO*~C',cI/  
struct functor_trait _)-2h[  
  { fo}@B &=4  
typedef typename Func::result_type result_type; JBQ>"X^  
} ; 5YZ\@<|rH  
对于无参数函数的版本: @W+8z#xr'  
21$^k5  
template < typename Ret > w;VUP@Wm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m";8 nm  
  { ~l+~MB  
typedef Ret result_type; 0T3r#zQ  
} ; >&<D.lx  
对于单参数函数的版本: ,_,7c or  
z"5e3w  
template < typename Ret, typename V1 > (`n*d3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tSDp>0yZ3  
  { E3Z>R=s  
typedef Ret result_type; -NG9?sI\U  
} ; =L$RY2S"  
对于双参数函数的版本: ^(xVjsHp#  
7.5\LTM>9e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 17Q* <iCs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j@Us7Q)A(  
  { nkkGJV!  
typedef Ret result_type; tORDtMM9+  
} ; GmGq69]J*  
等等。。。 n;b 9f|&z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fZd~},X  
QqY42hR  
template < typename Func > 'U`I  
struct func_return DF#WQ8?$]  
  { 9 DXu*}  
template < typename T > ]:^kw$  
  struct result_1 Q6Zh%\+h(  
  { Sdmynuv U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S4O:?^28  
} ; >|T?87  
XeBSHvO_  
template < typename T1, typename T2 > ;`bJgSCfo  
  struct result_2 MD:kfPQ  
  { G[yN*C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CvTgtZ '  
} ; \v_t: "  
} ; ,TO&KO1;&  
\;tKss!|  
`|JQ)!Agx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OaxE3bDT  
tX *L_  
template < typename Func, typename aPicker > Df/f&;`  
class binder_1 Q^V`%+  
  { dR /UXzrc  
Func fn; sXC]{] P  
aPicker pk; >BQF<  
public : 4sK|l|W  
NU/~E"^I.  
template < typename T > 1[`l`Truz  
  struct result_1 nBiA=+'v  
  { s.dn~|a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d0Kg,HB  
} ; a( {`<F  
Hp> J,m(*  
template < typename T1, typename T2 > L{CHAVkV  
  struct result_2 l 0b=;^6  
  { f<'&_*7,|t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N<Q}4%^c  
} ; 4_I,wG@  
VF==F_l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LRd,7P  
IO_H%/v"jC  
template < typename T > 8UL:C?eY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f&cG;Y  
  { 3yD5u  
  return fn(pk(t)); |-aj$u%~  
} 1aMBCh<}JN  
template < typename T1, typename T2 > |QgXSe7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TuCOoz@d  
  { R;V(D3  
  return fn(pk(t1, t2)); 5BCaE)J  
} 'Jl.fN  
} ; ~ pdf'  
mg,f>(  
.y2<2eW  
一目了然不是么? }>XSp)"{l  
最后实现bind (&hX8  
7<:w-  
S@"=,Xj M  
template < typename Func, typename aPicker > gS|xicq!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'IW+"o  
  { kWz%v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rqh,BkQ0t  
} QBn>@jq  
&{=~)>h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0j/81Y}p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xNqQbk F  
+@qk=]3a  
十一. phoenix ]D-48o0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XP;&iZJ  
#"yf^*wX  
for_each(v.begin(), v.end(), 7ER 2 h*  
( f}'gg  
do_ }Voh5*$E`  
[ <d5vVn  
  cout << _1 <<   " , " I !<v$  
] Qy/bzO  
.while_( -- _1), v_@_J!s  
cout << var( " \n " ) 6uXYZ.A  
) :d2u?+F  
); t(rU6miN  
G-^ccdT  
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: 9f6TFdUi"y  
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 J3.Q8f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .M{[J]H`t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .XB] X  
?(<AT]hV:  
pOYtN1uN|  
template < typename Cond, typename Actor > YPy))>Q>cK  
class do_while G([vy#p  
  { @!'H'GvA  
Cond cd; {G0)mp,  
Actor act; bg*{1^  
public : (Sv%-8?gs  
template < typename T > -d3y!| \>a  
  struct result_1 FVmg&[ .  
  { C|J1x4sb@  
  typedef int result_type; 85{vz|(':  
} ; ~&/Gx_KU  
.>'Z9.Xnk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9h(hx 7]  
?BZ][~n-Q  
template < typename T > %Nn'p"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !m|%4/ M@  
  { 7 f*_  
  do e`Yns$x  
    { 8)!;[G|  
  act(t); ,7g;r_qwA  
  } U.F65KaKF  
  while (cd(t)); PK4UdT  
  return   0 ; NGY I%:  
} qi2dTB  
} ; r*wKYb  
F]*-i 55S  
7&)F;;H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k9xKaJ %1  
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。 6v#G'M#r  
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。 !v L :P2  
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。 `@D4?8_  
下面就是产生这个functor的类: !gf3%!%  
=x'%zUgE  
urB3  
template < typename Actor > [alXD_  
class do_while_actor 0cUt"(]  
  { 5Z,lWp2A  
Actor act; /,UkT*+>!  
public : B ,Brmn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? $ c  
i=oa"^c4  
template < typename Cond > WCu%@hh=h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,GnU]f  
} ; z0[ZO1Fo(  
>2 qP  
b]#d04]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !S-U8KI|  
最后,是那个do_ [ d7]&i}*|  
<pUou  
<;e#"(7  
class do_while_invoker XE*bRTEw  
  { %Ab_PAw  
public : se HbwO3 b  
template < typename Actor > *KH@u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pd3&AsU  
  {  Vb 9N~v  
  return do_while_actor < Actor > (act); U.'@S8  
} n;`L5  
} do_; 5z ^UQ q  
9%14k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j]"xck  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !@Lc/'w  
最后来说说怎么处理break和continue CHit  
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。 E57{*C  
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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