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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e' l9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u4~+Bc_GL  
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, F9j@KC(yg  
"++\6 H<  
ck{S  
>g{&Qx`&  
  class filler {OEjITm  
  { $~b6H]"9  
public : JW[6 ^Rw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q<V(#)*  
} ; [ *Dj:A)V^  
\lQ3j8 U  
/*y5W-'d^  
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: X3}eq|r9  
e|{R2z"^  
zfKO)Itd  
ts,r,{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,N(Yjq"R  
We{@0K/O  
F `o9GLxM}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U)8yd,qG[%  
j $q5m 24L  
[o<hQ`&  
cZBXH*-M!  
二. 战前分析 Vr},+Rj  
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。 $!*>5".A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !Sn|!:N4  
|qMG@  
Bn]=T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w U+r]SK@  
  /* --------------------------------------------- */ :+/8n+@#  
vector < int *> vp( 10 ); cRf F!EV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6 ^3RfF^W  
/* --------------------------------------------- */ o^~ZXF}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *eoH"UFYQ#  
/* --------------------------------------------- */ Fy{yg]O"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  .+1I>L  
  /* --------------------------------------------- */ ~QbHp|g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -Rw3[4>@O"  
/* --------------------------------------------- */ (O+d6oT=Z2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )oCL![^pXe  
HMF2sc$N  
qt@/  
1k6asz^T  
看了之后,我们可以思考一些问题: :o8`2Z*g  
1._1, _2是什么? tG$O[f@U6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7.Y;nem:(  
2._1 = 1是在做什么? veq3t$sj  
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。 gttsxOgktH  
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。 -E|"?  
O z0-cM8t  
/#Pm'i>B  
三. 动工 4u iq'-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `'s_5Ek  
qIuo8o}  
iXm&\.%  
z]N#.utQ  
template < typename T > 06&;GW!-  
class assignment J`5+Zngr  
  { Jai]z  
T value; ( 3B1X  
public : c]E pg)E  
assignment( const T & v) : value(v) {} @}4>:\es  
template < typename T2 > ~Yd[&vpQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XDCm  
} ; nZB ~l=  
<}WSYK,zUY  
i[KXkjr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G K~A,Miqk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tlQ6>v'  
GG>53} 7{  
Q(f0S  
[ ojL9.6  
  class holder aaU4Jl?L  
  { Oz%6y ri  
public : IQ<G .  
template < typename T > t, %m-dU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5Yv*f:  
  { G@DNV3Cc  
  return assignment < T > (t); y 0p=E^Q M  
} 1K3XNHF  
} ; IB# ua:  
^4`x:6m  
TI3xt-/  
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: M%_*vD  
/UunWZ u%  
  static holder _1; "}_ J"%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }'Ap@4  
liYsUmjZ=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3Y#  
而不用手动写一个函数对象。 ^*l dsc  
\9,lMK[b  
a.<XJ\  
75H!i$(*+  
四. 问题分析 eWqS]cM#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0z \KI?kd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &PPnI(s^K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5P <"I["  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^ q ba<#e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  je$H}D  
|rJN  
五. 问题1:一致性 huv|l6   
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?| D>jtz2y=D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2#$7!`6 K  
<9>L^GgXA  
struct holder Ydsnu  
  { Bs0~P 4^  
  // 2n>mISy+  
  template < typename T > H%n/;DW  
T &   operator ()( const T & r) const 0(c,J$I]Z!  
  { =55)|$hgD  
  return (T & )r; w +UB XW  
} 0* x ?rO?  
} ; JUw|nUnl?  
H$?MPA-c  
这样的话assignment也必须相应改动: x3'ANw6E  
o!h::j0,~  
template < typename Left, typename Right > RQ|K?^k v  
class assignment ]NaH *\q  
  { &O+S [~  
Left l; t@lTA>;U@  
Right r; [i~@X2:Al  
public : " xC$Ko _  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `vt+VUNf  
template < typename T2 > $R ze[3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zz3{+1w]  
} ; xM)P=y_!M+  
^K`PYai  
同时,holder的operator=也需要改动: N *m;A6?  
7h/Mkim$5  
template < typename T > -GL.8" c[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g NE"z   
  { <AVWT+,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dn~k_J=p  
} D {E,XOi  
M| }?5NS  
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。 s;<]gaonB_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (Z@- e^R  
-{L 7%j|R  
return l(rhs) = r; 4Vj]bm  
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。 mtFC H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: agoMsxI9  
,|+{C~Ojx  
template < typename Tp > hHEn  
class constant_t sFk{Tv@Yz  
  { ,UVd+rY}  
  const Tp t; @B+8' b$9  
public : 1iqgTi>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N}z]OvnZH  
template < typename T > Xa}y.qH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V+' zuX  
  { h/aG."U  
  return t; s*CBYzOm  
} Z~ q="CA4  
} ; r,,*kE  
jxw8jo06:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l0!`>Xx[b  
下面就可以修改holder的operator=了 IQ#Kod;)  
Ov:U3P?%  
template < typename T > ,mp^t2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -oju-gf K  
  { <aMihT)dd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Fvv/#V^R  
} =6'D/| 3  
0Z AtBq.s  
同时也要修改assignment的operator() on\ahk, y]  
pR:cnkVF  
template < typename T2 > _A$V~Hp9q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o2y #Yk  
现在代码看起来就很一致了。 OYfP!,+bn  
UD'e%IVw  
六. 问题2:链式操作 #=fd8}9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a^L'-(  
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。 vdulrnGqL  
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。 g3w-Le&T  
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。 IrP6Rxh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V+y:!t`  
V,3$>4x  
template < typename T > m,]h7xx  
struct result_1 aj]%c_])(  
  { =Rf!i78c5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;fY)7 '  
} ; j98>Jr\  
s9YP =)I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m}-~VYDj  
q1M16qv5  
template < typename T > X@7e 7  
struct   ref j0K}nS\ P  
  { VV~Kgy  
typedef T & reference; 8:UV;5@  
} ; !7kca#,X  
template < typename T > dzc.s8T(0  
struct   ref < T &> !eB&3J  
  { [hXU$Y>"0  
typedef T & reference; DU[vLe|Z  
} ; Y]1b3 9O  
A?OaP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tB{O6=q  
R<-(  
template < typename T > 7b[vZNi_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U_c9T>=  
  { K1Wiiw  
  return l(t) = r(t); H`ZUI8-  
} lo!_;`v=U  
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。 e?~6HP^%.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ke+#ww  
iY1JU -S  
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 H23-%+*J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wrW768WR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }<kpvd+ps=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p2~MJ LK4  
最后的布局是: "S@%d(lg  
                Add 6<<ihm+  
              /   \ ]`Y;4XR  
            Divide   5 ff9D{$V5  
            /   \ hK&/A+*  
          _1     3 /A;!g5Y  
似乎一切都解决了?不。 ?-0>Wbg  
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。 <ibEo98  
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。 Ey!+rq}  
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: lf\]^yM #  
<M|kOi  
template < typename Right > ~vIQ-|8r:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rOu7r4  
Right & rt) const hqVFb.6[  
  { {1V~`1(w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a$SGFA}V  
} KfsURTZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'J&$L c  
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。 gUB%6vG\I  
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。 EnGVp<6R  
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。 'e;]\< 0z  
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。 257pO9]  
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? b*xw=G3%  
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: ~P85Or  
Q9 b.]W  
template < class Action > !giL~}j(R  
class picker : public Action :!\?yj{{  
  { kw>W5tNpf:  
public : )8:Ltn%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r_f?H@v  
  // all the operator overloaded Wi Mi0?$.  
} ; ? -PRS.=%  
#%xzy@`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wtCz%!OYB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "RH pj3 si  
%EuJ~;x(Mg  
template < typename Right > Fcc\hV;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lU0'5!3R,  
  { ]E\o<"#t/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~5[#c27E9  
} m?]X NgT  
=1noT)gC R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9@LL_r`?<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I5l5fx  
W *t+!cU/:  
template < typename T >   struct picker_maker z  %Ty;  
  { HrH-e= j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~.?,*q7  
} ; [eebIJs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x78`dX  
  { X\:;A{  
typedef picker < T > result; )_eEM1  
} ; S: IhJQ4K  
~ [ k0ay  
下面总的结构就有了: #d,+87]\=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b!C\J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !e5!8z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3":vjDq$  
至此链式操作完美实现。 y3^<rff3Gc  
Cku#[?G  
\&K{v#g ~  
七. 问题3 DlHt#Ob7  
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。 `52+.*J+%  
)N4!zuSVf  
template < typename T1, typename T2 > ),ur! v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,@mr})s  
  { o gec6u}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F7!g+LPc<  
} $l05VZ  
TYv'#{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x3j)'`=15  
wldv^n hM  
template < typename T1, typename T2 > ws1io.  
struct result_2 HjCWsQM  
  { TR;"&'#k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w;@NYMK)  
} ; |]--sUx:  
ME.l{?v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? wKxw|Fpn  
这个差事就留给了holder自己。 gEghDO_G  
    [Dr'  
GRM:o)4;#  
template < int Order > +ZFw3KEkz  
class holder; _{Q)5ooP  
template <> 99<]~,t=5  
class holder < 1 > = <yMB d\  
  { E@}N}SR  
public : /V-uo(n< .  
template < typename T > HQtR;[1  
  struct result_1 5`Q*  
  { tu5g> qb  
  typedef T & result; b#~K>  
} ; _C`&(?}  
template < typename T1, typename T2 > ;Gc,-BDFw  
  struct result_2 I+08tXO  
  { (*~'#k  
  typedef T1 & result; 'e&L53n  
} ; Y -yozt  
template < typename T > F9ytU>zh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7:[u.cd  
  { 2VpKG*!\  
  return (T & )r; C{{RU7iqc&  
} hn`yc7<}(u  
template < typename T1, typename T2 > Q$Q>pV;uH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VQ}N& H)`  
  { 2:5Go  
  return (T1 & )r1; FIMM\W  
} mafnkQU  
} ; qLjLfJJ2  
()'yY^   
template <> _*l+ze[a  
class holder < 2 > PiwMl)E|!  
  { hs;YMUA"  
public : hwx1fpo4  
template < typename T > d/"%fpp^0G  
  struct result_1 v(0IQ  
  { b=L4A,w~a  
  typedef T & result; 5q^5DH_;  
} ; 3VZ}5  
template < typename T1, typename T2 > 3<XP/c";  
  struct result_2 dI(1L~  
  { "xI70c{  
  typedef T2 & result; }H Ct=W`  
} ; ;S_Imf0$v  
template < typename T > R$Rub/b6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p=XEMVqm  
  { c9ye[81  
  return (T & )r;  2S  
} }j)][{i*x  
template < typename T1, typename T2 > *Uw"`l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~XeWN^l(Ov  
  { sB@9L L]&|  
  return (T2 & )r2; +B '<0  
} \? n<UsI  
} ; A3Xfu$[u  
%zKTrsMZ  
:Z[|B(U  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t5aX9WIW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {EjzJr>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?vBMx _0  
xeB-fy)5+  
return l(i, j) = r(i, j); RRb>]oD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fy*t[>  
GU0[K#%  
  return ( int & )i; 79z/(T +  
  return ( int & )j; h1~/zM/`  
最后执行i = j; eemC;JV%  
可见,参数被正确的选择了。 v8"Zru  
XI '.L ~  
kp-`_sDg  
X Z=%XB:?  
{,=U]^A  
八. 中期总结 *qA:%m3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: );/p[Fd2]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QQ/9ZI5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m;J'y2h =$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e>UU/Ks  
I{$TMkh[  
0}` 0!Kv  
Y1;jRIOA  
P\y ZcL  
1j]vJ4R_\  
九. 简化 65vsQ|Zw  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ro+8d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qL?$u07<9'  
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: Cb6K!5[q]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !S'!oinV  
  +-*/&|^等 'Yaq; mDY  
2. 返回引用。 cK,&huk  
  =,各种复合赋值等 ~J0r%P  
3. 返回固定类型。 o]eG+i6g]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [1l OGck[  
4. 原样返回。 9+b){W  
  operator, E&ReQgBft  
5. 返回解引用的类型。 !y862oKD  
  operator*(单目) e F(oHn,  
6. 返回地址。 dn&4 84  
  operator&(单目) k/M{2Po+  
7. 下表访问返回类型。 R"{P#U,HNO  
  operator[] !iL6/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f.c2AY~5[  
  operator<<和operator>> ;D<;pW  
5S ) N&%  
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。 @zJiR{Je-U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jv8VM\ *  
,=[r6k<  
template < typename Left > g77:92  
struct value_return l>6p')F!  
  { w}YcAnuB{%  
template < typename T > im9Pjb%  
  struct result_1 e35")z~  
  { \'&,9lP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %Q=rm!Syv  
} ; %v0;1m  
ky'G/ z  
template < typename T1, typename T2 > (ylZ[M&B:  
  struct result_2 /2cn`dR,  
  { F jW%M;H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mln%Rd6u/  
} ; i&-g  
} ; }+giQw4  
%6x3 G  
F5H]$AjW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %r@:7/  
9R:?vk4  
下面我们来剥离functor中的operator() 8mC$p6Okd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z ?ATWCa  
[KMS/'; ]  
return l(t) op r(t) QrLXAK\5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D7Ds*X`!l  
return op l(t) "2:#bXM-  
return op l(t1, t2) u}7r\MnwK,  
return l(t) op aN';_tGvK  
return l(t1, t2) op /px`FuJI(  
return l(t)[r(t)] @2eH;?uO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?{~. }Vn  
]sqp^tQ`e  
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: [9Hrpo]tU:  
单目: return f(l(t), r(t)); w ; PV &M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :eBp`dmn  
双目: return f(l(t)); &D`$YUl@  
return f(l(t1, t2)); ?Hbi[YD  
下面就是f的实现,以operator/为例 w!RJ8  
5IP@_GV|  
struct meta_divide D7C%Y^K]>E  
  { 7??j}ob>  
template < typename T1, typename T2 > R7Ns5s3X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Oe0dC9H  
  { CYNpbv  
  return t1 / t2; ^3nB2G.ax  
} !^3j9<|@'  
} ; |99Z& <8f  
;z o?o t/  
这个工作可以让宏来做: 2vW@d[<J  
nVk]Qe  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ; zfBe%Uf  
template < typename T1, typename T2 > \ yjucR Fl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P,n:u'Iwy  
以后可以直接用 Of{'A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @_?8I_\:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _aOsFFB1KF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =e]Wt/AQ  
3M{b:|3/q  
q?oJ=]m"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |9 4xRC  
~wd~57i@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C5oIl_t  
class unary_op : public Rettype [oS.B\Vc  
  { yGPi9j{QXq  
    Left l; 1I U*:Z;Rz  
public : g$S<_$Iey  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h_h6@/1l  
s}":lXkrw  
template < typename T > :=%`\\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P C  
      { 9rQpKq:# E  
      return FuncType::execute(l(t)); a<{+ J U5  
    } ^ P=CoLFa  
.e2 K\o  
    template < typename T1, typename T2 > \J^|H@;(@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vM2\tL@"  
      { ]i pltR7k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0)3*E)g{  
    } ,h$j%->U  
} ; L}%4YB  
7ip(-0  
]#oqum@Yf1  
同样还可以申明一个binary_op y'pX/5R0  
 W,)qE^+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Oo 95\Yf$N  
class binary_op : public Rettype }!g^}BWWp  
  { j*;/Cah]k  
    Left l; Fu !sw]6xx  
Right r; Xa32p_|5~  
public : kT6EHuB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [8.w2\<?  
zbL6TP@=  
template < typename T > )|@UY(VZ^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nLjo3yvV..  
      { T5di#%: s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .%EEly  
    } c\pPwG  
.EUOKPK4W  
    template < typename T1, typename T2 > 1~#p3)B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nANoy6z:  
      { +EBoFeeIG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Px))O&w{  
    } ,, G6L{&Z  
} ; nY<hfqof  
(P N!k0Y  
u)fmXoQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @rVBL<!o,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -3T6ck  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ! G+/8Q^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ii@O&g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GlVD!0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l`R/WC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )d6Ya1vJH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nP>*0Fq  
下面是修改过的unary_op T+[N-"N  
m ,U`hPJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zk@K uBLL  
class unary_op 8?r ,ylUj  
  { \ oIVE+L/P  
Left l; j5:{H4?  
  }GCt)i_  
public : \5_7!.  
!:mo2zA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dZ7+Iw;m  
~a5p_xP  
template < typename T > [$Ld>`3  
  struct result_1 Hs+VA$$*  
  { l*]*.?m/5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lc=C  
} ; B{SzC=4f}  
8v M}moper  
template < typename T1, typename T2 > !#nlWX :~  
  struct result_2 2 c <Qh=  
  { ,"u-V<>6O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5B? >.4R  
} ; +t R6[%  
@l^=&53T  
template < typename T1, typename T2 > KFd"JtPg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sSi1;9^o  
  { d"|XN{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }06  
} #"a?3!wr  
Z2WAVSw  
template < typename T > $@t-Oor;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` =!&9o  
  { Cd#>,,\z  
  return OpClass::execute(lt(t)); [BHf>  
} 5yO6szg  
Wr7^  
} ; 2@o_7w98  
(KHTgZ6  
Gv}*T w$  
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?X#d)L(  
好啦,现在才真正完美了。 IBWUeB:b  
现在在picker里面就可以这么添加了: a2*WZc`  
!=#E/il,  
template < typename Right > U%ce0z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !Ljs9 =UF  
  { WJZW5 Xt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AU}P`fT!  
} h FP$MFab  
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。 Roy0?6O  
5,'?NEyw  
:*e0Z2=  
#"6(Q2| l  
FK{ YRt  
十. bind UnZ*"%  
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。 >>wb yj8  
先来分析一下一段例子 ]6</{b  
*~fZ9EkD  
[zK|OMxoV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J1Mm,LTO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YcGSZ0vQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,qpn4`zE~  
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。 mUzNrkG(G  
我们来写个简单的。 4-=>># P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `|i #)  
对于函数对象类的版本: &TSt/b/+W  
dx[<@f2c  
template < typename Func > 7C ABM  
struct functor_trait -c%GlpZw  
  { ~o%|#-S  
typedef typename Func::result_type result_type; s'ntf  
} ; , Z#t-?  
对于无参数函数的版本: ?{$Q'c_I  
31wact^  
template < typename Ret > {.z2n>1J{T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X\hD 4r"  
  { #18H Z4N  
typedef Ret result_type; &7T0nB/)  
} ; PX[taDN  
对于单参数函数的版本: {LY$  
OqY8\>f-  
template < typename Ret, typename V1 > 18Pc4~ >0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vyERt^z  
  { (}"r 5  
typedef Ret result_type; !k||-Q &  
} ; E$34myOVf  
对于双参数函数的版本: HLAWx/c,j"  
._-^ 58[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t'_Hp},  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P`5@$1CJ  
  { 4<70mUnt  
typedef Ret result_type; xqO'FQO%  
} ; 6/T hbD-C  
等等。。。 3otia ;&B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yp./3b VO  
VCcLS3  
template < typename Func > )}=`Gx5+  
struct func_return gT'c`3Gkz  
  { kG &.|  
template < typename T > ~LuZ pV  
  struct result_1 gf2l19aP  
  { B1JdkL 3h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d%81}4f:  
} ; .Frc:Y{  
h5U@Ys  
template < typename T1, typename T2 > (X,Ua+{  
  struct result_2 234 OJ?  
  {  3@J0-w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?a7PxD.  
} ; :f ybH)*  
} ; 92WvD  
3)T'&HKQ  
dfiA- h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \ZigG{  
LgjL+w19  
template < typename Func, typename aPicker > [95(%&k.Q  
class binder_1 1<fS&)^W  
  { =;7gxV3;  
Func fn; kTAb <  
aPicker pk; {x W? v;  
public : iP~5=  
`g<@F^x5  
template < typename T > D*o_IrG_(  
  struct result_1 1LZ?!Lw  
  { !Sy._NE`z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,fpu@@2  
} ;  Mhm3u  
9s6@AJf  
template < typename T1, typename T2 > 4{(uw  
  struct result_2 T,@.RF  
  { >E|@3g +2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sD7Qt  
} ; 9 #TzW9  
{2vk<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gYA|JFi  
AMG}'P:  
template < typename T > ^ ~:f02[D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .9 mwRYgD  
  { {(w/_C9  
  return fn(pk(t)); K~H)XJFF  
} &M,a+|yuY  
template < typename T1, typename T2 > X|q&0W=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jGl8y!aM  
  { QM2Y?."#  
  return fn(pk(t1, t2)); f_}/JF  
} 0^az<!!O#  
} ; ;&q}G1  
NZdjS9  
J 05@SG':  
一目了然不是么? <`i " 5`J  
最后实现bind =dx!R ,Bw  
jl;_lcO  
9un]}7^  
template < typename Func, typename aPicker > XE* @*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1 0lvhzU  
  { VR ^qwS/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XAwo ~E  
} bXF>{%(}E  
/x,gdZPX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ig}G"GR  
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。 3('=+d[}Vw  
@wy|l)%  
十一. phoenix GL[#XB>n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u~[HC)4(0  
11[[Hk X@  
for_each(v.begin(), v.end(), usH9dys,  
( ,A`d!{]5  
do_ JQ=i{9iJ  
[ 3I&=1o  
  cout << _1 <<   " , " R*a5bKr  
] %KHO}gad1  
.while_( -- _1), jWJq[l  
cout << var( " \n " ) $R(?@B(  
) Z>gxECi  
); +KgoLa  
7[h_"@_A7  
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\S@@0T{0  
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 <_$]!Z6UR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Yv k Qh{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;iR( Ir  
=M'M/vKD  
]Q,;5>#W  
template < typename Cond, typename Actor > 9pUvw_9MY  
class do_while :f%FM&b  
  { Cw42bO  
Cond cd; A<P3X/i  
Actor act; `Fa49B|`D  
public : _OV\W'RrA  
template < typename T > q9fCoz  
  struct result_1 FdEzt  
  { OLh`R]Sd  
  typedef int result_type; .w2QiJ  
} ;  N1,=5P$  
fHhm)T8KB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uw!  
maAZI-H{  
template < typename T > kms&o=^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bj23S&  
  { ASmMj;>UM  
  do  R}Pw#*B  
    { w}+#w8hu  
  act(t); S^q)DuF5!  
  } >dKK [E/[d  
  while (cd(t)); T'\B17 :*  
  return   0 ; $$ %4,\{l  
} MV +R$  
} ; _svEPHU  
-c-af%xD  
S<}2y9F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0\v98g<[+  
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。 HUqG)t*c1  
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。 pRI<L'  
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。 T=r-6eN  
下面就是产生这个functor的类: ~^d. zIN!  
o?n lnoe  
5`qt82Qm  
template < typename Actor > dmh6o *  
class do_while_actor ' >(])Oq,  
  { dFY]~_P472  
Actor act; b3(pRg[Fp  
public : i0F.c\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9~+A<X]Hd  
*9:oTN  
template < typename Cond > dWHl<BUm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; we'<Y  
} ; hZGoiWC  
$=dp)  
<p@c %e,_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *M5 : \+  
最后,是那个do_ JQ{ g' cT  
GwiG..Y]&  
TDI8L\rr  
class do_while_invoker p- 5)J&  
  { '[#a-8-JY_  
public : 6OYXcPW'  
template < typename Actor > ,#3}TDC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =Y`P}vI]w%  
  { cBf9-k  
  return do_while_actor < Actor > (act); \PS{/XK  
} d,=Kv  
} do_; rkhQoYZ[  
8 vNgePn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vW4~\]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `@GqD  
最后来说说怎么处理break和continue !_GY\@}  
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。 4R!A.N9  
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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