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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xFnMXh t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B9-=.2.WU  
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, !7DS  
nQ6'yd"  
}@4*0_g"Aw  
4v .6_ebL  
  class filler 5gEK$7Vp  
  { vX%gcs/@  
public : ZQ/5]]}3y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eL!6}y}W  
} ; 7 #N @B  
c6|&?}F  
jL1UPN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eu;^h3u;b  
B~rK3BS  
G_]mNh  
p(>'4#|qy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2S/7f:  
ZC-N4ESr  
F6/bq/s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N h%8;  
v~3q4P  
NKrk*I"G  
j!rz@Y3  
二. 战前分析 )-oNy-YL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 h,g~J-x`|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ZAwl,N){  
w@We,FUJN  
z_TK (;j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yfrgYA  
  /* --------------------------------------------- */ 8%Lg)hvl  
vector < int *> vp( 10 ); 7Cjrh"al"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g9JtWgu  
/* --------------------------------------------- */ fM{Vy])J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?K"]XXsI  
/* --------------------------------------------- */ jF8ld5|_|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @P?*<b{  
  /* --------------------------------------------- */ ^D)C|T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3t'K@W?AJh  
/* --------------------------------------------- */ [<t*&Kr+o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '%N p9Iqt  
N 1rrKyL!$  
%LyB~X  
V ALYA=w/  
看了之后,我们可以思考一些问题: WRCi!  
1._1, _2是什么? iatQHn >(  
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。 JI(|sAH  
2._1 = 1是在做什么? dXhV]xK  
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。 C{-pVuhK+  
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。 78wcMQNX9  
BlCKJp{m$  
QPn c "!  
三. 动工 o^D{WH\p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UpbzH(?#  
^.Q),{%Xo  
Aj_}B.  
dhbJ1/z^  
template < typename T > ux=@"!PJ  
class assignment S{ !hpq~o  
  { (TPD!=  
T value; Bb)J8,LQ  
public : n)yqb  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,ic}   
template < typename T2 > 7VraWW`H'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V#gXchH[L  
} ; xS'So7:h  
[Pay<]c6g  
=*pu+o,?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n~Ix8|S h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x UYSD  
TocqoYX{{  
k6XO-a f  
X'Oo ogu  
  class holder !jm a --  
  { G>b1No3%k  
public : UOyP6ej  
template < typename T > U4g ZW]F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `#hy'S:e  
  { ]?2AFkF  
  return assignment < T > (t); XB?!V|bno  
} -Ac^#/[0  
} ; U w)1yzX  
^VQiq7 xm  
*T3"U|0_y  
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: {221@ zcCq  
"F^EfpcJ{9  
  static holder _1; S $Wd}2>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <mxUgU  
Ur@3_F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =o {`vv  
而不用手动写一个函数对象。 G} p~VLf  
C/XOI >  
pT <H&  
&8N\ 6K=  
四. 问题分析 U!h!z`RU54  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5g=" #  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V:lDR20*\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >v(Xc/oI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^0 t`EZ$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |laq y`D  
FUQT,7CA  
五. 问题1:一致性 -Bc.<pFqp  
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?| *oF{ R^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V1+IqOXAIp  
L:31toGK  
struct holder R .,w`<<  
  { '{|87kI  
  // Cs$g]&a  
  template < typename T > $]_=B Jyu  
T &   operator ()( const T & r) const @`T6\ 1  
  { 4#o` -vcW  
  return (T & )r; ji1A>jepF  
} 7M4iBk4I  
} ; U|>Js!$  
z w0p}  
这样的话assignment也必须相应改动: ka(xU#;  
EV}%D9:  
template < typename Left, typename Right > Xd4~N:  
class assignment - na]P3 s  
  { ow&R~_  
Left l; Uc/%4Gx   
Right r; v;OA hFr|  
public : I;No++N0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %c&h:7);  
template < typename T2 > 3KqylC &.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iaMZ37  
} ; g3y44G CV  
KMZ% 1=a  
同时,holder的operator=也需要改动: hfY2pG9N  
! _QU-  
template < typename T > @E}4LTB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const se?nx7~  
  { _H-Lt{k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;2U`?"  
} 2JbCYCTC  
] `lTkh  
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。 O)hNHIF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iM\W"OUl[  
8r~4iVwg  
return l(rhs) = r; rtPQ:CaA)?  
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。 wy7f7zIa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v +7<}  
a{y ;Ub  
template < typename Tp > P:Bg()  
class constant_t /u?^s "C/  
  { n|8fdiK#}  
  const Tp t; 5y.kOe4vH  
public : |kjk{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Eg ;r]?|6  
template < typename T > DlaA-i]l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lK{h%2A\b  
  { Z/%>/  
  return t; Hi )n]OE  
} rK"x92P0  
} ; 1>n@`M8}  
IF<jq\M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -?j'<g0  
下面就可以修改holder的operator=了 XXO   
|_Vlw&qu+  
template < typename T > f- _~rQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1;>J9  
  { sVGyHA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m'Ran3rp  
} Ug/b;( dJ'  
qg|SBQ?6  
同时也要修改assignment的operator() ]c*&5c$  
Z[ys>\_To  
template < typename T2 > =ove#3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /op8]y  
现在代码看起来就很一致了。 KZ&{Ya  
SDZ/rC!C  
六. 问题2:链式操作 H>2)R 7h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。   \\6/"  
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。 >]FRHJo_  
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\s@'UoVN  
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。 <&B)i\j8=b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G/b $cO}  
,|D<De\v&  
template < typename T > '?4B0=  
struct result_1 "HlT-0F  
  { 1a`dB ~>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rxt)l  
} ; n%A)#AGGc  
u`g|u:(r  
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:  {ZB7,\  
nzU^G)  
template < typename T > "OkJPu2!W  
struct   ref Nv w'[?m  
  { \Gg6&:Ua  
typedef T & reference; udgf{1EB&2  
} ; "luMz;B  
template < typename T > \s<L2uRj  
struct   ref < T &> b{_J%p  
  { mqQN*.8*  
typedef T & reference; 4~4D1  
} ; bs/Vn'CE  
" 5,'K~hz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^Yul|0*J  
zr2oU '+  
template < typename T > yC pU1 73V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D&#wn.0|E  
  { 'b~,/lZd  
  return l(t) = r(t); DJR_"8  
} 0F/o  
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。 >We4F2?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D5^wT>3>  
q-}q rg  
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 4J{6Wt";  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $9bLD >.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c<Fr^8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /?VwoSgV^  
最后的布局是: g[4pG`z  
                Add vq=nG]cE)  
              /   \ EZypqe):/C  
            Divide   5 +8h!@  
            /   \ 54r/s#|-3  
          _1     3 q8#zv_>K  
似乎一切都解决了?不。 Qq+$ea?>  
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。 x}B3h9]  
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。 [7 _1GSS1  
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: hv (>9N  
7Ji|x{``  
template < typename Right > Y`3V&8X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8#L V oR  
Right & rt) const vY)5<z&  
  { t>Lq "]1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n<3qr}ZG^  
} RzhAX I=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #g=7fu{n:  
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。 wwaw|$  
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。 h9RL(Kq{  
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。 :J6 xYy$  
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。 $ra q,SP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? P.aN4 9`=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: S\io5|P  
RqB 8g  
template < class Action > A{|^_1  
class picker : public Action A*^aBWFR  
  { /F@CrNFb(  
public : 4 '"C8vw.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }l"pxp1K  
  // all the operator overloaded Ui|z#{8&  
} ; *be"$ Q  
O pavno%&  
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。 ? `hA:X<  
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: h(C@IIO^;G  
lWPh2k  
template < typename Right > YpJJ]Rszg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VDT.L,9  
  { *\gYs{,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +cWo^d.  
} g|TWoRx:  
3Zdwt\OQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 717S3knlv  
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。 O#Ma Z.=  
N1iP!m9Q  
template < typename T >   struct picker_maker )5Wt(p:T6_  
  { 1Be/(pSc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m941 Y  
} ; vB<9M-sa0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ghGpi U$  
  { pF/s5z  
typedef picker < T > result; q{Ao j  
} ; P"[\p|[U  
k@Qd:I;;  
下面总的结构就有了: &ea6YQ  
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。 Dr K@y8  
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。 #?"^:,Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OMf w#  
至此链式操作完美实现。 ,J(shc_F  
?[?;%Y  
d0V*[{  
七. 问题3 wU(p_G3  
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。 l=UXikx  
:lW8f~!  
template < typename T1, typename T2 > nD.K*#u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yz)+UF,  
  { 4OeH}@a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v` h n9O  
} [nA1WFfM  
%0Ibi  
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: BEtFFi6ot  
@.)WS\Cv#E  
template < typename T1, typename T2 > 0oQJ}8t  
struct result_2 @d|3c7` A  
  { 8 qlQC.VA[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y!8m7a  
} ; E(F?o.b  
jP#I](\eG  
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? `*WzHDv5p  
这个差事就留给了holder自己。 IY hwFw 5O  
    hx!:F"#  
NY?pvb  
template < int Order > 'i <%kL@  
class holder; \NZ@>on  
template <> $MqEM~^=  
class holder < 1 > !K6:5V%q$  
  { \1sWmN6  
public : n"w>Y)C(X)  
template < typename T > 0YZ66VN!  
  struct result_1 :{,k F  
  { v]\T&w%9  
  typedef T & result; ioBYxbY`  
} ; ^+w1:C5  
template < typename T1, typename T2 > 3tW}a`z9  
  struct result_2 ivg W[]  
  { ''($E /  
  typedef T1 & result; xwu b-yz  
} ; yMEI^,0"  
template < typename T > :}-VLp4b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rn]F97v@]  
  { ,]tEh:QC  
  return (T & )r; !5 ?<QKOe  
} 3N ?"s1U  
template < typename T1, typename T2 > iUbcvF3aP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iD.p KG  
  { cx[[K.  
  return (T1 & )r1; xFcW%m>9C  
} ):\+%v^  
} ; 5?A<('2  
`(r0+Qx  
template <> 8=)9ZjfD  
class holder < 2 > +~EnrrT+W  
  { ;6$W-W _  
public : uSJLIb  
template < typename T > =gC% =  
  struct result_1 Tol V3  
  { /[5\T2GI   
  typedef T & result; GX'S4B  
} ; 1,Jy+1G0w  
template < typename T1, typename T2 > >y+?Sz!  
  struct result_2 @O/"s~d-  
  { Wcbm,O4u  
  typedef T2 & result; 'U,\5jj'Y  
} ; \!"3yd  
template < typename T > Wo  Z@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5S[:;o  
  { x \I uM  
  return (T & )r; k*OHI/uiow  
} >`^;h]Q  
template < typename T1, typename T2 > ?69E_E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^B8 [B&K  
  { [b3$em<^JV  
  return (T2 & )r2; 7Y)i>[u3  
} V/xjI<,  
} ; 0+K<;5"63d  
`a[ V_4wO  
j )wrF@W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7[0<,O6Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?w&?P}e +  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dkW7k^g  
ve\@u@K^  
return l(i, j) = r(i, j); (Vn3g ra  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |tC=  j.  
QRx9;!~b}  
  return ( int & )i; 3vkzN  
  return ( int & )j; "MD 6<H  
最后执行i = j; A@;{ #.O  
可见,参数被正确的选择了。 mKoDy`s  
['Qh#^p  
If8Lt}-  
]z]=?;ty%  
/z(d!0_q|v  
八. 中期总结 Jpy~5kS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: pq%inSY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ol~ tfS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~i.rk#{?D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EN__C$  
G5lBCm   
,."wxP2u  
RU~Pa+H  
TEbIU8{Y  
i6S["\h>  
九. 简化 YV'B*arIA  
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。 Esm=sPW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %0({ MU  
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: q,OCA\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *,)1Dcv(  
  +-*/&|^等 {{)pb>E  
2. 返回引用。 M,cz7,  
  =,各种复合赋值等 5=fS^]- F  
3. 返回固定类型。 )(rr1^Xer  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^Nt^.xi7  
4. 原样返回。 w4R~0jXy  
  operator, ti3S'K0t  
5. 返回解引用的类型。 3T>6Q#W5eO  
  operator*(单目) wv=U[:Y  
6. 返回地址。 i ~)V>x  
  operator&(单目) 4pZKm-dM^  
7. 下表访问返回类型。 ~+,ZD)AKi4  
  operator[] Urol)_3X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `)kxFD_bH  
  operator<<和operator>> :2+z_+k}<  
3#aLCpVla  
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。 ,Y16m{<eC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \tA@A  
 ~fs} J  
template < typename Left > #ApmJLeCO  
struct value_return cEn|Q  
  { #Zi6N  
template < typename T > VCT1GsnE  
  struct result_1 +U>Y.YP  
  { \w&R`;b8w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Iu(]i?Y  
} ; ZXf& pqmG  
fF2] 7:  
template < typename T1, typename T2 > mRt/ d  
  struct result_2 ` +)Bl%*  
  { jkAru_C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 06`caG|]-M  
} ; l\!`ZhM,  
} ; Fu% n8  
>"z`))9  
FE:} D ;$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s#aane  
xgtx5tg  
下面我们来剥离functor中的operator() ~S<}q6H.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _,? xc"  
:f7:@8  
return l(t) op r(t) /g8nT1k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) muDOY~.  
return op l(t) o)Px d  
return op l(t1, t2) [h>A<O  
return l(t) op C0khG9,BL  
return l(t1, t2) op fo <nk|i  
return l(t)[r(t)] E 0OHl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jw/@]f;N  
m63>P4h?  
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: QyrB"_dm  
单目: return f(l(t), r(t)); *|cs_,3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dp2FC   
双目: return f(l(t)); xCyD0^KY  
return f(l(t1, t2)); PG @C5Rnu  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZTj!ti;5  
dz/3=0  
struct meta_divide hM&VMa[  
  { ? :A%$T  
template < typename T1, typename T2 > Tm0\Oue0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M5x MTP-  
  { (Zej\lEN  
  return t1 / t2; #MviO!@  
} b/tc D r  
} ; Zrew}0  
cV7a, *  
这个工作可以让宏来做: BqavI&1=  
AmUH]+5KT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MM&qLAa"f  
template < typename T1, typename T2 > \ M+)ENv e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'b6qEU#  
以后可以直接用 [<}W S} .  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zFY$^Oz"_  
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 +x?8\  
(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。。。) };'~@%U]/  
.R#<Q  
kt7Emb}  
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 2+K - I  
Cd_H<8__  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %fXgV\xY  
class unary_op : public Rettype ,,g: x  
  { m!(dk]  
    Left l; &#9HV  
public : )Ofwfypc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .$+,Y4q~(  
Ax9A-|  
template < typename T > 3GMrdG?Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 76u\# {5  
      { dV^ck+  
      return FuncType::execute(l(t)); j*~z.Q|  
    } 2ppJ;P{k  
4F!%mMq  
    template < typename T1, typename T2 > <2LUq@Pg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > lI2r}  
      { /8,cF7XL*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); II\}84U2 .  
    } ?9T,sX:  
} ; R[#B|$  
R$">  
$_|jI ^  
同样还可以申明一个binary_op n8q%>.i7  
Z5*O\kJv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >   [ L  
class binary_op : public Rettype =A_{U(>  
  { 7p {2&YhB  
    Left l; KPZqPtb;  
Right r; ,8DjQz0ZPo  
public : "ER= c3 t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J6nH|s8  
cA{,2CYc  
template < typename T > \}gITc).j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Re1}aLd  
      { 5X9*K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?9~|K/`l  
    } #qEUGD`  
S@ItgG?X  
    template < typename T1, typename T2 > D/z*F8'c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jz I,B  
      { )>pIAYCVP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D e$K  
    } )$O'L7In&  
} ; 3)l<'~"z<  
o%h[o9i  
#BI6+rfv|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 , lBHA+@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h0l_9uI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Slp_o\s$@  
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。 (cp$poo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QD 0p  
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。。。 {y<E_y x1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >:`Y]6z  
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) .j4IW 3)  
下面是修改过的unary_op P + nT%  
;.h5; `&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3;`93TO{  
class unary_op U<NpDjc"  
  { mlgdwM  
Left l; 8C=Y(vPk2  
  F77[fp  
public : %;PPu$8K9  
um&e.V)N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [zR raG\  
RS/%uxS?  
template < typename T > Nu{RF  
  struct result_1 |[ |X  
  { 'F+O+-p+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9bXU!l[  
} ; }~-)31e'`  
 \'"q6y  
template < typename T1, typename T2 > !U/: !e`N  
  struct result_2 (.!q~G  
  { N1(}3O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SJ7>*Sa(u$  
} ; VPg`vI$(X  
*(d^ k;  
template < typename T1, typename T2 > &^9>h/-XT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M)EUR0>8  
  { 9&'Mb[C`"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v(4C?vxhG  
} ld[]f*RuW  
NnSI=M  
template < typename T > uW[s?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {M E|7TS=  
  { qr=U= oK  
  return OpClass::execute(lt(t)); fC%;|V'Nd  
} qBX<{[  
EGGy0ly  
} ; XW]|Mv[M  
%_SE$>v^  
Zml9 ndzT  
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 Ed*`d>  
好啦,现在才真正完美了。 [dU/;Sk5  
现在在picker里面就可以这么添加了: rmQGzQnun  
|_[mb(<|  
template < typename Right > w6Tb<ja  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~`_nw5y  
  { .#WF'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); on&N=TN  
} 2#W%--  
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。 7@tr^JykO  
^#^u90I  
;N"XW=F4e  
S%xGXmZ  
s[s6E`Q  
十. bind zLXtj-  
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。 7P|(j<JX6'  
先来分析一下一段例子 S8,+6+_7  
`O}. .N]g  
&|E2L1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N{p2@_fnB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <O\z`aA'q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FT (EH  
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。 [V jd )%  
我们来写个简单的。 y'yaCf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ha8do^x  
对于函数对象类的版本: -U/& 3  
^2^ptQj  
template < typename Func > q9WSQ$:z8  
struct functor_trait 5K6_#g4"  
  { MB"?^~Sm  
typedef typename Func::result_type result_type; Va*Uwy?x/)  
} ; s9[v_(W  
对于无参数函数的版本: At bqj?  
dqKTF_+VhA  
template < typename Ret > +Qc^A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p Y>yJ)  
  { Ca1)>1 Vz  
typedef Ret result_type; u5CT7_#)  
} ; &_90E  
对于单参数函数的版本: >2g CM  
? ! 1uw  
template < typename Ret, typename V1 > H8-,gV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %] #; ~I%  
  { Yaa M-o  
typedef Ret result_type; q75F^AvH  
} ; 09%eaoW  
对于双参数函数的版本: %74 Ms  
hU=J^Gi0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #JLDj(a?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U<6k!Y9ny  
  { dl":?D4H  
typedef Ret result_type; VhW;=y>}  
} ; IYQYW.`ly  
等等。。。 /p%K[)T(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~hxB Pn."  
q]r!5&Z  
template < typename Func > QKP9*dz  
struct func_return k=~?!+p7  
  { \W( p)M  
template < typename T > pKH4?F  
  struct result_1 \ qs6%  
  { H|TzD "2N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bw#ubQJ8}  
} ; #63/;o:l$  
{X =\  
template < typename T1, typename T2 > l.34h  
  struct result_2 .e"jnP~  
  { U|Jo[4A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )>Lsj1qk  
} ; {!/y@/NK2  
} ; V.-?aXQ*  
<m6Xh^Ko;  
~<Lf@yu-{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?\O+#U%W  
9=kTTFs  
template < typename Func, typename aPicker > bL&]3n9Rwu  
class binder_1 PCLSY8N  
  { 9e1 6 g  
Func fn; AngECkF-  
aPicker pk; -pD&@Wlwak  
public : gOWyV@  
mhVoz0%1X  
template < typename T > @"/}Al  
  struct result_1 KqSa"76R  
  { P5d@-l%}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :O!G{./(_  
} ; nEp'l.T  
|,7J!7T(I  
template < typename T1, typename T2 > @LE?XlhD  
  struct result_2 G^(&B30V  
  { F d\XDc[g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V?O%kd  
} ; o6y,M!p@  
y(]|jRo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dH/t|.%  
:U:7iP:  
template < typename T > >C-_Zv<!T\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dI 5sqM:  
  { /-hF<oNQ  
  return fn(pk(t)); hZ'oCRM  
} QlS5B.h,  
template < typename T1, typename T2 > x ?V/3zW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nfJ8Rt   
  { 3'"M31iA  
  return fn(pk(t1, t2)); op|mRJBq;  
} ~4>Xi* B  
} ; &53#`WgJ  
V- cuG.  
#pe{:f?  
一目了然不是么? @\D D|o67  
最后实现bind Ad,r(0a LZ  
qbEj\ b[  
9V66~Bf5  
template < typename Func, typename aPicker >  hY1|qp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Asl H V@K  
  { L@z !,r,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NDOZ!`LqH  
} Uo @NK  
E?XCL8NC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v2n0[b0  
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。 >Y/[zf I2  
+_g T|vlU  
十一. phoenix S[a5k;8GL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O|>1~^w  
#c^Q<&B  
for_each(v.begin(), v.end(),  [;=WnG  
( 0`!Q-G7  
do_ baNfS  
[ E~>6*_?  
  cout << _1 <<   " , " reA8=>b/  
] `oMeR]~  
.while_( -- _1), Wv0'?NL.  
cout << var( " \n " ) SznE:+  
) +hg\DqO^M  
); Y/S3)o  
2*citB{  
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: $CmX &%L=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vaj66nV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IPO[J^#Me  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O8r"M8  
>-w=7,?'?z  
~}5Ml_J$,l  
template < typename Cond, typename Actor > 30_un  
class do_while MA+-2pMc|7  
  { ;-?ZI$  
Cond cd; {}pqxouE  
Actor act; aE BP9RX}z  
public : ~RXpz-Ye  
template < typename T > 'Y[A'.*}4  
  struct result_1 p? ?/r  
  { O|Ic[XfLx  
  typedef int result_type; C|f7L>qe  
} ; "rGOw'!q>  
/Tj"Fl\h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <M,H9^&#l3  
r.W,-%=bL  
template < typename T > rh`.$/^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yg)V*%0n  
  { M%{?\)s  
  do h_~|O [5|)  
    { R*@[P g*  
  act(t); jBv$^L  
  } 2 1~7{#  
  while (cd(t)); b%;59^4AjD  
  return   0 ; JYd7@Msfc  
} }[z<iij4  
} ; v1r_Z($  
)_v\{N  
)@qup _M@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (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。 P=^#%7J/l  
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。 QP%kL*=8  
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。 6!B^xm.R@  
下面就是产生这个functor的类: "PyWo  
@%<?GNSO  
yvz?4m"_yB  
template < typename Actor > u5Ny=Xm  
class do_while_actor 5w3ZUmjO  
  { ^$IZLM?E~  
Actor act; v (ka,Dk3  
public : irsfJUr[V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _;:rkC fj  
+%wWSZ<#  
template < typename Cond > lKEX"KQ!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~pevU`}Uqc  
} ; ^5]u BOv  
gKN}Of@^1  
L"foL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C4{\@v}t  
最后,是那个do_ VI24+h'J  
)_8}53C  
|= cCv_y  
class do_while_invoker z Bt`L,^  
  { :,kU#eZ$-  
public : Vf 0fT?/K  
template < typename Actor > \C K(;J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xHB/]Vd-  
  { o-~~,n\  
  return do_while_actor < Actor > (act); nMG rG  
} |rFR8srPG  
} do_; -2\ZzK0tM  
5r4gmy>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l RDxIuTK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YZGS-+  
最后来说说怎么处理break和continue 2L2 VVO  
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。 1n'$Ji7  
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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