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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %lAJ]$m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iVzv/Lqm1  
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, P}y}IR{6  
^_r8R__S:  
eXWiTi@  
_) 2fXG!  
  class filler Zi[@xG8dm  
  { _=XzQZT!L  
public : h*{{_3,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qC40/1-m8K  
} ; Ps(3X@  
CE:TQzg  
*[(O&L&0  
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: fP%hr gL  
4r`u@  
l2U"4d!o  
^)conSm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5V4Ze;K  
z,[4 BM  
900#K   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P*XLm  
K_',Gd4L  
s={AdQ  
$%"i|KTsv:  
二. 战前分析 1 e1$x@\\  
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。 IL?3>$,  
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 gYfN ?A*`_  
33DP0OBL^  
?N<* ATC L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6]rIYc[,  
  /* --------------------------------------------- */ k5]s~* ,0  
vector < int *> vp( 10 ); e'mm42  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ! R?r)G5E  
/* --------------------------------------------- */ (EGsw o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mnu4XE#|  
/* --------------------------------------------- */ So\(]S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q5b?- P  
  /* --------------------------------------------- */ h.ojj$f,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i)g=Lew  
/* --------------------------------------------- */ mK5<;$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |\%[e@u  
kMAQHpDD  
nV ko]y  
KlDW'R $  
看了之后,我们可以思考一些问题: -bu.Ar-#;h  
1._1, _2是什么? bv$_t)Xh  
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。 @T  
2._1 = 1是在做什么? '+N!3r{G  
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。 1w/1k6`0  
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。 }$s#H{T!  
\dTX%<5D  
lcHw Kd  
三. 动工 FA<|V!a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N|Xx#/  
k{(R.gLZG  
I4:4)V?  
at]=SA  
template < typename T > >{p&_u.r-  
class assignment P% _cIR  
  { I?LJXo\O  
T value; sxIvL7jl  
public : P?  VGY  
assignment( const T & v) : value(v) {} B *p`e1  
template < typename T2 > aa2&yc29hp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W\:!v%C  
} ; wv>*g:El'  
hJ\IE?+  
1r;]==  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k'E3{8<!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mh"DPt9@J  
Y m=ihQ|  
2jV.\C k  
x1</%y5ev  
  class holder 56t9h/y  
  { 6z=h0,Y}  
public : c[J(H,mt/  
template < typename T > A}pmr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zgRZgVj  
  { ?TA%P6Lw  
  return assignment < T > (t); ;= ^kTb`X  
} a|rN %hA4  
} ; QPB@qx#@  
5[}3j1  
}kzGuNj  
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: 9W88_rE'e}  
".A+'pJ  
  static holder _1; NC'+-P'y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'NHtCs=F   
nXPl\|pXt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IV*@}~BJ  
而不用手动写一个函数对象。  al/Mgo  
9o5W\.A7[D  
~XGBE  
I[,tf!  
四. 问题分析 dCv@l7hE  
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。 mW~t/$Y$  
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。 5SPhdpIg@[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5Z"IM8?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G<n(\85X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A2>rS   
s+IU%y/9$a  
五. 问题1:一致性 vFKX@wV S  
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?| DT *'r;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4Gz5Ju  
?}|l )  
struct holder };;\&#  
  { qNb|6/DG  
  // f d~a\5%e  
  template < typename T > zj:= 9$  
T &   operator ()( const T & r) const !lQGoXQ'4  
  { X,-QxV=lc)  
  return (T & )r; ev~/Hf  
} C+ibLS4i  
} ;  .>?h  
k |}&  
这样的话assignment也必须相应改动: /]7FX"  
5@l[!Jl0k  
template < typename Left, typename Right > XRoMD6qf;  
class assignment GVS-_KP\  
  { ZccQ{$0H  
Left l; Z9P rw/8P  
Right r; s+#|j;V<  
public : .G-F5`2I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s}"5uDfn1F  
template < typename T2 > T}')QC&wQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /I Ql  
} ; /8m2oL\<  
wkNf[>jX?  
同时,holder的operator=也需要改动: hLF+_{\C|  
OS|uZ<"Rq3  
template < typename T > ybnq;0}$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5A|4  
  { w&&uk[Gh/a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *;^!FBT  
} QY14N{]T\p  
}{FKs!(4  
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。 P$l-p'U-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yLv jfP1  
o=/Cje  
return l(rhs) = r; Twqkd8[  
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。 9J>b6   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (EZ34,k'S  
?naPti1GX  
template < typename Tp > p#-ov-znp  
class constant_t lIR0jgP@z  
  { Hgu:*iYA  
  const Tp t; H<tk/\C  
public : [HEqMBX=;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VjZ_L_U}  
template < typename T > /rMxl(wD'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g~q+a-  
  { ~vf&JH'!  
  return t; *qx<bY@F  
} *Nfn6lVB  
} ; \Xy]z  
z^(6>U ?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O[nl#$w  
下面就可以修改holder的operator=了 `D2wlyqO6  
PqOy"HO  
template < typename T > 5<0d2bK$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \)?mIwo7~  
  { oECM1'=Bf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aFkxR\x 6%  
} *7 L*:g  
<9za!.(zu  
同时也要修改assignment的operator() OBF3)L]  
}h+_kRQ  
template < typename T2 > w8~J5XS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g4n& k  
现在代码看起来就很一致了。 p)  x.Y  
b0\'JZ  
六. 问题2:链式操作 sy^k:y?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &p?Oo^  
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。 H<$.AC\zn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G5^gwG+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 NW-l_]k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >v4k_JX  
{d|R67~V  
template < typename T > # Sm M5%  
struct result_1 ~cE;k@  
  { 3J\NkaSR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^RN1?dXA  
} ; 7ko7)"N  
*%0f^~!G<p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A<6V$e$:2  
H>AzxhX[n  
template < typename T >  8ad!.  
struct   ref dhW;|  
  { ~;ink   
typedef T & reference; 1'|6IR1'  
} ; )g4oUZDF  
template < typename T > IB wqu w+  
struct   ref < T &> 0m5Q;|mH  
  { -25#Vh  
typedef T & reference; d6lhA7  
} ; eO,  
/)8 0@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ] =Js5  
`I$qMw,@  
template < typename T > ;qI5GQ {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l+'1>T.I  
  { #vO3*-hs  
  return l(t) = r(t); o3H+.u$  
} Xco$ yF%  
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。 qa![oMKc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =N,KVMxw  
y)3(  
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 `92 D]^g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,5\:\e0H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V:42\b7x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $XS0:C0  
最后的布局是: *$(=I6b  
                Add p71% -nV  
              /   \ ?o0#h  
            Divide   5 5iola}6  
            /   \ < %Qw dEO  
          _1     3 >qA5   
似乎一切都解决了?不。 i_GE9A=h  
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。 1{ #Xa=  
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。 !2x"'o  
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: Q6S[sTKR  
oB[3? e  
template < typename Right > 6RZ[X[R[}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v)JQb-<  
Right & rt) const D} 0>x~  
  { :C42yQAP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &QOob)  
} PiB)pUYj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }\u~He%  
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。 Ja-D}|;  
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。 DT&[W<oN  
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。 |D^Q}uT  
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。 tYfhKJzGC  
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? k?Jzy  
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: hvBuQuk)  
-b@E@uAX /  
template < class Action > hE:P'O1  
class picker : public Action ;hs:wLVa"  
  { 6\86E$f=h  
public : 'OGOT0(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;J\{r$q  
  // all the operator overloaded BN4dr9T  
} ; )<.S 3  
wrG*1+r  
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。 #)R;6"  
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: s)=L6t^a6  
lGB7(  
template < typename Right > #py7emu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >/n5=RWh  
  { V`69%35*@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); se_zCS4Y  
} ^F?H)[0  
_0F6mg n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iy tSC  
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。 MbnV5b:X  
zi>f436-  
template < typename T >   struct picker_maker ~s^&*KaA  
  { [ur/`   
typedef picker < constant_t < T >   > result; mC~W/KReA  
} ; B4R,[WE"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `@.YyPxX\  
  { svpWABO  
typedef picker < T > result; !xo@i XL  
} ; \)BKuIP  
@=wAk5[IN  
下面总的结构就有了: N 5/TV%u  
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。 0'97af  
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。 =< CH(4!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d; #9xD'  
至此链式操作完美实现。 .M>u:,v  
RAE|eTnna  
Q X@&~  
七. 问题3 ciC4V^f  
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。 qC\$>QU}  
lYw A5|+  
template < typename T1, typename T2 > <Mc:Cg8>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *7*g! km  
  { \f66ipZK*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g8kw|BgnL  
} /LSiDys  
66L*6O4  
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: flLmZ1"  
[RpFC4W  
template < typename T1, typename T2 > p'w[5'  
struct result_2 cJ8*[H<NV  
  { xC;$/u%'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n; rOH[P  
} ; tW=0AtZl]  
Kg]( kP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 95 ]%j\  
这个差事就留给了holder自己。 R&xD|w8UjM  
    Jy|Mfl%d  
.j&jf^a5  
template < int Order > %oor7 -l  
class holder; g"Ii'JZ?  
template <> wFqz.HoB  
class holder < 1 > =D[h0U  
  { M.OWw#?p:_  
public : 5 h{Hf]A  
template < typename T > LnJ7i"Q  
  struct result_1 coLn};W2  
  { t*}<v@,  
  typedef T & result; 8=nm`7(]  
} ; +^69>L2V  
template < typename T1, typename T2 > JAiV7v4&R  
  struct result_2 :m$%D]WY  
  { 4|+ |L_  
  typedef T1 & result; qw, >~  
} ; _^'k_ a  
template < typename T > -x_iqrB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >8AtT=}w  
  { Z#J{tXZc  
  return (T & )r; "   c  
} Ck^=H  
template < typename T1, typename T2 > 1$Hf`h2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (u'/tNGS  
  { s+CXKb +  
  return (T1 & )r1; 8c/Ii"1  
} fglZjT  
} ; T8m%_U#b  
ZRQPOy  
template <> !CMN/=  
class holder < 2 > 1b!l+ 8!  
  { cEQa 6  
public : [cW  
template < typename T > v Cmh3TQ  
  struct result_1 mE7Jv)@  
  { aEM#V  
  typedef T & result; &GZR-/  
} ; JWdG?[$  
template < typename T1, typename T2 > /nmfp&@  
  struct result_2 mn4;$1~e>H  
  { %4-pw|':  
  typedef T2 & result; hBqu,A  
} ; U&/S  
template < typename T > >S3 >b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <A&R%5Vs  
  { *oWzH_  
  return (T & )r; =N0cz%  
} =~S   
template < typename T1, typename T2 >  Uh8ieb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q$zlxn 7\  
  { vSL{WT]m  
  return (T2 & )r2; h/VYH(Tj  
} CFA>  
} ; R"=M5  
|V7a26h  
(1HN, iJy  
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> >。 0z xeA +U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0`thND)?O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _ o(h]G1].  
lyeoSd1AN  
return l(i, j) = r(i, j); Y'~&%|9+T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c,fedH;  
[aC9vEso!  
  return ( int & )i; n)H0;25L  
  return ( int & )j; )K6{_~Kc\  
最后执行i = j; '[E_7$d  
可见,参数被正确的选择了。 xr2:bu  
}<S2W\,G  
#lC{R^SL  
x M[#Ah)  
\* #4  
八. 中期总结 .KSGma6]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?!66yn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  M:$nL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }.vy|^X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s#fmGe"8  
9|m  L  
6;*(6$;  
TExlGAHo+O  
2fk   
T{M:)}V  
九. 简化 F&~vD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pk4&-iu9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jp#cFUa t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `QF|> N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gD\}CxtG  
  +-*/&|^等 DIAP2LR ?  
2. 返回引用。 7q=0]Hrg(D  
  =,各种复合赋值等 19t*THgq  
3. 返回固定类型。 c%!wKoD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |{K:.x#^  
4. 原样返回。 ;$Jvqq|T  
  operator, . gJKr  
5. 返回解引用的类型。 4#9-Z6kOk  
  operator*(单目) jFv<]D%A[  
6. 返回地址。 hH/ O2  
  operator&(单目) g1|c?#fwo  
7. 下表访问返回类型。 UXJl;M b  
  operator[] ~-%A@Lt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QAwj]_  
  operator<<和operator>> k N+(  
$C/Gn~k 5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 y|se^dn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hdx|k=-Q^  
' ^^K#f8  
template < typename Left > U*TN/6Qy.  
struct value_return ~4<3`l=A  
  { sCl,]g0{  
template < typename T > (c2\:hvy  
  struct result_1 3lN+fQ>)S  
  { Gp+XM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U;@jl?jnG  
} ; Se`N5hQ  
oUSG`g^P(M  
template < typename T1, typename T2 > j[cjQ]>~'  
  struct result_2 1n"X?K5;A  
  { &L]*]Xz;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7p$*/5fk  
} ; #O+]ydvT  
} ; #^ #i]{g  
Zto E= 7K  
du,-]fF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y9hZ2iT  
jYz3(mM'J  
下面我们来剥离functor中的operator() )}!'VIe^!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T7~v40jn|  
AUde_ 1hi  
return l(t) op r(t)  )S;ps  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |GQ$UB  
return op l(t) |lwN!KVQ,  
return op l(t1, t2) JrTBe73.]j  
return l(t) op cx(F,?SbS  
return l(t1, t2) op CF"3<*%x  
return l(t)[r(t)] ""^BW Re D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {;DZ@2|  
55b |zf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E|  
单目: return f(l(t), r(t)); e~;)-Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L? +|%[  
双目: return f(l(t)); #>B1$(@  
return f(l(t1, t2)); pH%c7X/[3L  
下面就是f的实现,以operator/为例 MA# !<b('  
sLp LY1X  
struct meta_divide :q<%wLs  
  { m4>o E|\  
template < typename T1, typename T2 > h_yR$H&tX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &X,)+ b=  
  { %iC63)(M  
  return t1 / t2; y03a\K5[KQ  
} O Zm[i H  
} ; MToQ8qKs  
.G~5F- 8'  
这个工作可以让宏来做: 'LLx$y.Ei[  
#%"TU,[+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UO<claV  
template < typename T1, typename T2 > \ R7c)C8/~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *AR<DXE L  
以后可以直接用 -yGm^EwP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NV4W2thYo  
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 >%dAqYi $  
(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。。。) i bs "Iv34  
no6]{qn=6  
jdf)bO(9#  
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 "mDrJTWa  
t~K!["g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4(GgaQFO?  
class unary_op : public Rettype WCTW#<izm  
  { ^>{;9 lo<  
    Left l; VDjIs UUX  
public : +/86w59  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !BuJC$  
TcmZ0L^O  
template < typename T > Bl\kU8O-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Atq2pL"  
      { L)Ar{*xC  
      return FuncType::execute(l(t)); :vyf-K 74M  
    } @b\_696.  
To%*)a  
    template < typename T1, typename T2 > 'N ::MN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T)tHN#6I  
      { pbxcsA\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lj-&TO}OZ  
    } DB'KIw  
} ; |P0L,R  
~LW%lMy;^|  
NZW)X[nXM  
同样还可以申明一个binary_op :42;c:85  
Mqf}Aiqk;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SH$cn,3F8  
class binary_op : public Rettype `oRs-,d|<  
  { -U;LiO;N  
    Left l; FK >8kC  
Right r; L8xprHgL  
public : Zi@+T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 02#Iip3t  
L{%a4 Ip  
template < typename T > C|;Mhe'r=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FDs^S)B  
      { jTUf4&b-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f%[ukMj&  
    } o ]jP3 $t;  
UMi`u6#  
    template < typename T1, typename T2 > gIM'bA<~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9.OwH(Ax7  
      { jy@i(@Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G$|;~'E  
    } UQ?OD~7  
} ; C5PBfn<j  
nC.2./OwMf  
!v4j`A;%  
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 =*:_swd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~ 9~\f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xP6?es`  
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。 JrWBcp:Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jo3}]KC !  
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。。。 pH l2!{z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a(DZGQ-as  
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) Y{2d4VoW6  
下面是修改过的unary_op XL/o y'_  
rbuL@= S@*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j484b2uj1  
class unary_op bb/?02*)H  
  { ytV)!xe  
Left l; D<3V#Opw  
  ie~fQ!rf  
public : hk!,  
QT= ,En  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .0fh>kQ  
9}jq`xSL  
template < typename T > /b:t;0G  
  struct result_1 i Kk"j   
  { +=~%S)9F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O:^LQ  
} ; zPh\3B  
5H :~6z  
template < typename T1, typename T2 > =_m9so  
  struct result_2 `=}UFu  
  { l*\~ew   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6^IqSNn-  
} ; 'Ywpdzz[  
{29S`-|P  
template < typename T1, typename T2 > #DK3p0d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Wk/q_.  
  {  e_~fJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >AzWM .r  
} 7}cDGdr  
D@\;@( |  
template < typename T > H9san5{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |!?WQ[  
  { mhi90Jc  
  return OpClass::execute(lt(t)); pjHRV[`AP  
} v]{uxlh  
o%WjJ~!zL  
} ; 6(J4IzZ  
euj8p:+X  
T<f\*1~^  
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 xBRh !w  
好啦,现在才真正完美了。 {`H<=h__  
现在在picker里面就可以这么添加了: M9s43XL(&  
I' ! r  
template < typename Right > $~,}yh;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pPyvR;NJ  
  { Q-8'?S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3 IWLBc  
} '-PMF~~S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )o9Q5Lq  
:K^gu%,&$  
v"~Do+*+  
K4k~r!&OU  
M6jp1:ZH2q  
十. bind @ <OO  
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。 5Z9~ &U  
先来分析一下一段例子 Z<ajET`)  
<wt$Gglk  
@ 2!C^}d3F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .;HIEj zq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J}(6>iuQY?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;;?vgrz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ```d:f  
我们来写个简单的。 1X::0;3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7k] RO  
对于函数对象类的版本: l 70,Jo?78  
jWXR__>.  
template < typename Func > %0yS98']g  
struct functor_trait  k6O. H  
  { I%9bPQ  
typedef typename Func::result_type result_type; 3T|Y}  
} ; Ts(t:^  
对于无参数函数的版本: j1puB  
-Aa]aDAz68  
template < typename Ret > WDE e$k4.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !.3R~0b  
  { % Cu.u)/+  
typedef Ret result_type; WGh. ;-  
} ; wy{\/?~c  
对于单参数函数的版本: )d +hZ'  
U!c]_q  
template < typename Ret, typename V1 > a#+>w5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B f5&}2u  
  { b4Cfd?'  
typedef Ret result_type; BrJ o!@<  
} ; J;UBnCg  
对于双参数函数的版本: q]6_ rY.  
I#U>5"%\a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2'wr={>W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s) Cpi  
  { JBR[; zM  
typedef Ret result_type; 'ySljo*It  
} ; ~n[b^b  
等等。。。 =s'XR@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %5JW< 9  
 9<|m4  
template < typename Func > U_}7d"<| ?  
struct func_return B(j02<-  
  { +7Yu^&  
template < typename T > hCzjC|EO~  
  struct result_1 #(%t*"IY;  
  { )n7|?@5U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |l|_dn  
} ; [J0*+C9P*  
^ <qrM  
template < typename T1, typename T2 > CQdBf3q  
  struct result_2 tTotPPZf}  
  { YP[LQ>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'nRp}s1^[  
} ; NJ ZXs_%>$  
} ; n6b3E *  
6*ZU}xT  
[}>#YPZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2B7h9P.NB  
&*B>P>x  
template < typename Func, typename aPicker > u8Y~_)\MA  
class binder_1 '#v71,  
  { m CM|&u  
Func fn; [2Iau1<@  
aPicker pk; W*k`  
public : v&xKi>A il  
NB E pM  
template < typename T > $ye^uu;Z  
  struct result_1 xXF2"+  
  { [?-]PZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;}LJh8_  
} ; RfKc{V  
`f@{Vcr% i  
template < typename T1, typename T2 > n`]l^qE  
  struct result_2 81Z4>F:  
  { ?>sQF4 V"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dk6?Nwy"  
} ; (nLKQV 1  
tG/a H%4S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?^|QiuU:n  
+%P t_  
template < typename T > p ZtgIS(3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2s 7mI'  
  { e1Ob!N-  
  return fn(pk(t)); MRQZIi  
} M Hg6PQIB  
template < typename T1, typename T2 > J' W}7r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n!a<:]b<  
  { dY8(nQG  
  return fn(pk(t1, t2)); Vt'L1Wr0v  
} 5.w iTy  
} ; lr WLN  
3 4SA~5  
[g#s&bF  
一目了然不是么?  l^P#kQA  
最后实现bind "%VbI P  
/|?F)%v\  
|H 8^  
template < typename Func, typename aPicker > I~)cYl:|G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &&WDo(r3  
  { 5:UyUB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Km,*)X.-5  
} W<v_2iVu  
7F9;Su3.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `)$`-Pw*  
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。 B| tzF0;c  
SET-8f  
十一. phoenix Txo@ U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c5("-xB  
~b Rd)1  
for_each(v.begin(), v.end(), [(|^O>k8c  
( g5y;?fqJ  
do_ JkU1daTe  
[ r'p =`2=  
  cout << _1 <<   " , " 7:TO\0]2n  
] B oqJ   
.while_( -- _1), '<7S^^ax  
cout << var( " \n " ) O}C)~GU  
) ,^ 7 CP  
); zie=2  
,)zt AFn=  
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: 2U}m RgJu  
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 yyP'Z~0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j$vK<SF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ra[>P _  
$o.Kn9\  
M;KA]fmc  
template < typename Cond, typename Actor > rgqQxe=  
class do_while Iq^if>  
  { Hd%! Nt\u  
Cond cd; 78 d_io}w  
Actor act; NG" yPn  
public : Bd5+/G=m  
template < typename T > $w)~xE5;  
  struct result_1 ;#&fgj  
  { -f9]v9|l  
  typedef int result_type; UQI f}iR  
} ; o>F*Itr{  
OQScW2a&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q`A6(y/s?  
2+.18"rvi  
template < typename T > "ZT.k5Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _y vLu j  
  { OR4!YVVQ  
  do j)by}}  
    { y\'P3ihK  
  act(t); \~#WY5  
  } EB!daZH,  
  while (cd(t)); (?3[3 w~  
  return   0 ; SdJ/ 4&{ !  
} )DT|(^  
} ; 'e@=^FC  
_dU8'H  
26L~X[F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MR$>!Nlp  
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。 dlDki.  
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<<rTE6  
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。 4Po)xo  
下面就是产生这个functor的类:  9S1)U$  
tHh HrMxO  
c #lPc>0xb  
template < typename Actor > -.iNNM&a  
class do_while_actor a}gk T]  
  { 8;8c"'Mn  
Actor act; q'G,!];qL  
public : \NK-L."[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }$kQs!#  
Puh$%;x  
template < typename Cond > fP[& a9l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !%PWig-  
} ; |c2 xy  
<G ~>~L.E  
j U[ O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a{'Z5ail  
最后,是那个do_ s-*._;  
4woO;Gm  
8K{[2O7i)  
class do_while_invoker 1A<,TFg  
  { q; ji w#_  
public : ~n?>[88"  
template < typename Actor > BqH]-'1G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  c</1  
  { gSt`%  
  return do_while_actor < Actor > (act); uD9|.P}  
} 7dOyxr"H-  
} do_; xW_yLbE  
<rIz Z'D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /6+NU^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @|\R}k%(  
最后来说说怎么处理break和continue @=Fi7M  
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。 %o w^dzW  
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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