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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jtV{Lf3<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z+=WgEu1  
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, lKrD.iYt8  
j Aw&5,  
_+S`[:;a  
x1]^].#Eo  
  class filler H ZIJKk(  
  { SgHLs  
public : vAbMU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4WG~7eIgy  
} ; E#`=xg  
07DpvhDQ  
p}hOkx4R\  
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: [bIdhG  
>;dMumX  
81fpeoNO  
KcglpKV`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KtUI(*$`  
p\wE})mu  
qg vg MWj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E9;cd$}K  
Vz!W(+  
9; HR  
z*.4Y  
二. 战前分析 L"&j(|{  
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。 I#zrz3WU  
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 M%7{g"J*  
\]e"#"v}}_  
+u#;k!B/>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bX:Y5o49  
  /* --------------------------------------------- */ B\wH`5/KW  
vector < int *> vp( 10 ); >c*}Do{lG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H-~V:OCB~  
/* --------------------------------------------- */ >t&Frw/Bl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^&MMtWR  
/* --------------------------------------------- */ \?{nP6=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mf Dna>,Y  
  /* --------------------------------------------- */ .$y}}/{j?[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8bLA6qmM\  
/* --------------------------------------------- */ Jp=eh   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dElOy?v  
 iUJqAi1o  
@cA`del  
uIvy1h9m  
看了之后,我们可以思考一些问题: +!6aB|-  
1._1, _2是什么? M>VT$!Lx  
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。 3zo]*6p0  
2._1 = 1是在做什么? LFvKF.  
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。 k3h,c;  
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。 NBuibL  
Fq>=0 )  
'VcZ_m:  
三. 动工 GoP,_sd\O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D::$YR ~R  
r63_|~JVB<  
DvCs 5  
CB{% ~  
template < typename T > 6:O3>'n  
class assignment / PDe<p  
  { +b"RZ:tKp  
T value; v!n\A}^:  
public : _-eF &D  
assignment( const T & v) : value(v) {} \>0%E{CR  
template < typename T2 > jX}}^XwX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -.-j e"E  
} ; wNMgY  
mX3~rK>@~  
Oa~|a7`o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y?W"@awE"\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gpW3zDJ  
/HbxY  
bfy `UZr  
~CiVLS H=  
  class holder c`}-i6  
  { qplz !=  
public : ]H<5]({F  
template < typename T > )';Rb$<Qn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [ lZo'o  
  { Tap=K|b ]  
  return assignment < T > (t); u3)Oj7cX  
} GWo^hIfJ  
} ; ]vj4E"2;  
m8'B7|s  
{* S8n09v  
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: Ylbh_ d~BU  
rvO7e cR"  
  static holder _1; ,0 +%ji^V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pwo5Ij,~q  
Q WVH4rg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V ;Kzh$^rk  
而不用手动写一个函数对象。 q>:>f+4  
3]xe7F'`  
> w:+nG/r  
BzBij^h  
四. 问题分析 d~+8ui{-U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EWuuNf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tYV%izE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `L p3snS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \Y.&G,?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bB^% O^:  
RDU,yTHq  
五. 问题1:一致性 .Rt_j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `k y>M-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +~, qb1aZ  
c@u)m}V  
struct holder ZqKUz5M4  
  { P<P4*cOV  
  // {Ic~}>w  
  template < typename T >  E~oQ%X~  
T &   operator ()( const T & r) const mXZOkx{  
  { 0CXh|AU  
  return (T & )r; @ k+Z?Hp  
} 3/a$oO  
} ; A*l(0`aWq  
Mf0!-bu  
这样的话assignment也必须相应改动: Mazjn?f  
d>"t* >i]>  
template < typename Left, typename Right > Q*wub9  
class assignment `P1jg$(eA  
  { p x;X}Cd  
Left l; Oi{X \Y  
Right r; 0{|ib !  
public : zt/p' khP3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fsc^8  
template < typename T2 > #PYTFB%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $ijWwrh  
} ; {XYv &K  
I#(D.\P  
同时,holder的operator=也需要改动: 9( ;lcOz  
Id8^6FLw  
template < typename T > 4-^LC<}k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |RT#ZMJek  
  { PAF2=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,aI 6P-  
} "B`yk/GM]  
S-[]z*  
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。 12)~PIaF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $q#|B3N%  
2!QS&i  
return l(rhs) = r; l'YpSO~l7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3\eb:-B:@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C[ <OF/  
|6LC>'  
template < typename Tp > k#k!AcC  
class constant_t rtcY(5Q  
  { (bH*i\W  
  const Tp t; 7NG^X"N{Ul  
public : Nt42v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cWIX!tc8  
template < typename T > e"en ma\_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4)Y=)#=  
  { L+Q"z*W  
  return t; Qg  
} ]D&$k P(  
} ; d#7 z N  
`WF?87l1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (1\!6  
下面就可以修改holder的operator=了 =g' 7 xA  
@ =x=dL(  
template < typename T > P(fTlrb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gad! }dz  
  { o?uTL>Zin  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5}gcJjz  
} z<_{m 4I;  
c>d+q9M  
同时也要修改assignment的operator() reLYtv  
>L#&L ?#  
template < typename T2 > pc}Q_~e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QFIdp R.  
现在代码看起来就很一致了。 0[}"b(O{  
R^P~iAO  
六. 问题2:链式操作 sJtz{'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q/4g)(~J  
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。 lwPK^)|}  
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。 esmQ\QQ^1  
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。 f5zxy!dhKS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -?<wvUbR{  
R{)Sv| +`  
template < typename T > Hx2.2 A^  
struct result_1 [>&Nhn0iY  
  { f33'2PYl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )K>XLaG)  
} ; "v4;m\g&:  
a^i`DrX  
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: Rj9ME,u  
HH+NNSRO  
template < typename T > #B:J7&@fn  
struct   ref iyrUY  
  { wIuwq>  
typedef T & reference; ya{vR* '~  
} ; 5gZ0a4  
template < typename T > Ta?#o  
struct   ref < T &> ]"q[hF*PM  
  { ovzIJbf  
typedef T & reference; )ruC_)  
} ; d6,%P 6  
@^} % o-:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zMt"ST.  
jfZ(5Qu3.H  
template < typename T > #*#4vMk<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E*>tFw&[  
  { o+`W  
  return l(t) = r(t); L7_Mg{  
} xZPSoxu  
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。 DSYtj} >  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r0l ud&_9  
 >>Hsx2M  
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 I>bLgt]u3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  S20x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FIlw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f!e8xDfA  
最后的布局是: ?(>7v[=iT  
                Add lZV]Z3=p'0  
              /   \ }\=9l<|  
            Divide   5 2GXAq~h@  
            /   \ $$<9tqA  
          _1     3 uCF+Mp  
似乎一切都解决了?不。 ~ygiKsD6b  
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。 26>e0hBh&  
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。 5|x&Z/hL  
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: "v/^nH  
}lML..((1  
template < typename Right > "w= p@/C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +che Lc  
Right & rt) const 2,/("lV@0  
  { djqSW9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $@Zb]gavt?  
} X&MO}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5|NM]8^^0[  
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。 xO9,,w47  
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。 *'`ByS  
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。 6.~HbN  
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。 JVwYV5-O<0  
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? #l2wF>0  
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&]+r<  
44f8Hc1g  
template < class Action > i' %V}2  
class picker : public Action fU!C:  
  { &at>pV3_  
public : Xp1xhb*^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j7<`^OG  
  // all the operator overloaded }h5pM`|1  
} ; kGc;j8>."  
hZY+dHa]  
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。 &.an-  
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: zv  <,  
W:4]-i?2  
template < typename Right > {G&K_~Vj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J;+tQ8,AP  
  { (03m%\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?T7`E q  
} 9Vxsv*OR,  
QKCc5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  DC]FY|ff  
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。 .(VxeF(v_k  
@{@x2'-A  
template < typename T >   struct picker_maker @Rig@  
  { \s`'3y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }(Nb]_H  
} ; Y gQ_P4B;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -x_b^)x~b7  
  { \|@]XNSN  
typedef picker < T > result; qXt2m  
} ; 2[[ pd&MJZ  
{O5;V/00}  
下面总的结构就有了: _p?lRU8  
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。 L,[0*h  
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。 W |G(x8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]d9;YVAU  
至此链式操作完美实现。 =9i:R!,W  
{K*l,U  
QVL92"  
七. 问题3 Axk p  
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。 !R//"{k0?  
k^ B'W{  
template < typename T1, typename T2 > g`y >)N/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0jrcXN~  
  { uWG'AmK_#E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8{6KWqG\  
} Rr^<Q:#"<|  
O1JGv8Nr  
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: FxKH?Rl  
+&O[}%W  
template < typename T1, typename T2 > IA&((\YC  
struct result_2 U/&?rY^|  
  { A_{QY&%m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pb{'t2kk  
} ; yT-m9$^v  
@H@&B`Kd  
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? Pgr>qcbql  
这个差事就留给了holder自己。 n~8-+$6OR  
    /!eC;qp;[  
C&NoEtL>s  
template < int Order > *Mg=IEu-6[  
class holder; b&*^\hY9b  
template <> =5oFutg`  
class holder < 1 > ro}plK(<WQ  
  { .o:Pe2C  
public : VaZS_ qGe:  
template < typename T > }qc[ysDK]  
  struct result_1 @xtcjB9  
  { y:iE'SRRK6  
  typedef T & result; M7eO5  
} ; ;T"}dJel#  
template < typename T1, typename T2 > 4oT2 5VH  
  struct result_2 vo!:uvy;2  
  { uTbI\iq  
  typedef T1 & result; yIXM}i:  
} ; !b rN)b)f  
template < typename T > q}ZZqYk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UG Fx  
  { b\U Q6 V  
  return (T & )r; ^-~.L: }q  
} WT'P[RU2  
template < typename T1, typename T2 > ?lR)Hi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _<pG}fmR  
  { 8BE OE<  
  return (T1 & )r1; #n{wK+lz  
} yeE_1C .  
} ; -g IuL  
6xk"bIp  
template <> 70lb6A  
class holder < 2 > 6:-qL}  
  { v^[tK2&v  
public : gLl?e8[F  
template < typename T > z;#}u C  
  struct result_1 wy&VClT  
  { Y'Wj7P  
  typedef T & result; p|(910OEQ  
} ; EVgn^,  
template < typename T1, typename T2 > Te$/[`<U  
  struct result_2 73Mh65  
  { O4 \GL  
  typedef T2 & result; &r~~1BnpHm  
} ; M`BD]{tN}  
template < typename T > 8Dhq_R'r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x"8(j8e  
  { "}7K>|a  
  return (T & )r; [ueT]%  
} r.-NfK4  
template < typename T1, typename T2 > a=p3oh?%-O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .g(yTA  
  { D*vrQ9&# 8  
  return (T2 & )r2; ETSBd[  
} kul&m|  
} ; u\Fq\_  
ptb t  
Q!GB^ P  
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> >。 G{+sC2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d";+8S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *Z|!%C  
swi|   
return l(i, j) = r(i, j); K`(STvtM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )P:TVe9`  
"E/F{6NH  
  return ( int & )i; E^A9u |x  
  return ( int & )j; 5y}}?6n+  
最后执行i = j; OPwp(b  
可见,参数被正确的选择了。 HxU.kcf  
^B?{X|U37  
3<m"z9$  
FK@rZP  
9g^@dfBV  
八. 中期总结 +;:i,`Lmg  
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: {s=QwZdR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %9{4g->  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z[z'.{;D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wC@4`h\U  
T=;'"S  
FT`y3 ~  
;oob TW{  
2x$\vL0  
f+fF5Z\  
九. 简化  fJc,KZy  
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。 *bmk(%g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aJI>qk h?]  
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: 9OF5A<%"u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lG fO  
  +-*/&|^等 CM9+h;Zm  
2. 返回引用。 N<"_5  
  =,各种复合赋值等 $'?CY)h{  
3. 返回固定类型。 N5%~~JRO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o)"}DeV$&  
4. 原样返回。 fm&l 0  
  operator, +;FF0_   
5. 返回解引用的类型。 &rcr])jg[  
  operator*(单目) r;upJbSX  
6. 返回地址。 +vDT^|2SF  
  operator&(单目) )ckx&e  
7. 下表访问返回类型。 ^row=5]E  
  operator[] I>L lc Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \ {"8(ELX  
  operator<<和operator>> .7~Kfm@2  
]y.,J  
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。 |06J4H~k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Yk?ux Z4)H  
;u}MG3Y8  
template < typename Left > mUcHsCszH  
struct value_return E<-}Jc1  
  { PM%./  
template < typename T > *J1pxZ^  
  struct result_1 sE>'~ +1_O  
  { rUx%2O|qu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; //H+S q66  
} ; O!Mm~@MoA  
{'>X6:  
template < typename T1, typename T2 > 1;ZEuO  
  struct result_2 K8284A8v  
  { Nm OQ7T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (:-DuUt  
} ; _IT,>#ba  
} ; >6jy d{  
RoJ&dK  
yU .B(|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d{ OY  
EMs$~CL4  
下面我们来剥离functor中的operator() BtU,1`El5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %\:.rs^  
2eyvY|:Q>  
return l(t) op r(t) 2<u vz<B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :4(7W[r6  
return op l(t) !B-&I E?  
return op l(t1, t2) 1<bSHn9  
return l(t) op LNg[fF^:  
return l(t1, t2) op "uZ'oN  
return l(t)[r(t)] %,6@Uu#%6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H(?z?2b p  
Eq'{uV:  
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: zg8m(=k'  
单目: return f(l(t), r(t)); 8&`s wu&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -#)xe W.d  
双目: return f(l(t)); xvpS%MS  
return f(l(t1, t2)); ;9u6]%hQTX  
下面就是f的实现,以operator/为例 !H?#~{ W}  
9H.E15B  
struct meta_divide 5%tIAbGW  
  { H Qf[T@  
template < typename T1, typename T2 > C_'Ug  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V4V TP]'n  
  { $XT&8%|*7  
  return t1 / t2; 1iF |t5>e  
} &?zJ|7rh@|  
} ; *pI3"_  
d/R:-{J)c  
这个工作可以让宏来做: ]IyC  
mE^6Zu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,$}v_-:[l  
template < typename T1, typename T2 > \ 8i X?4qj{P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; , JVD ;u  
以后可以直接用 [lyB@) 6.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yKfRwO[ j  
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 OmKT}D~ 4  
(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。。。) /*D]4AK  
eJ7A.O  
/!7m@P|&D  
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 CXA)Zl5#  
].:S!QO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Vp9Y:mX2  
class unary_op : public Rettype $:mCyP<y  
  { ^dqyX(  
    Left l; _CI!7%  
public : sfVtYIu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N],A&}30  
7i 6-Hq  
template < typename T > &x;v&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jsi\*5=9p<  
      { =b9?r  
      return FuncType::execute(l(t)); s "*Cb*  
    } DSET!F;PG  
:X2B+}6_&  
    template < typename T1, typename T2 > )+cP8$n6L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q] ,&$d^@  
      { 4-cnkv\~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4[+n;OI  
    } #^Sd r-   
} ; Fwho.R-.  
M@{GT/`Pf  
M^+~r,D1u  
同样还可以申明一个binary_op 4MIL# 1s  
Ybd){Je"z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WR~uy|mX  
class binary_op : public Rettype FV:{lC{h~  
  { ot-!_w<  
    Left l;  l R;<6  
Right r; F(@|p]3*  
public : QLIm+)T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &\c$s  
rj<%_d'Z`  
template < typename T > `2S%l, >)#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y@#~8\_  
      { Kw925@W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "L{;=-e  
    } Ak>RLD25_  
sV3/8W13  
    template < typename T1, typename T2 > AO/J:`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G ytI_an8  
      { n6ud;jN|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Dc dR:/=  
    } )"j_ NlO  
} ; 0jj }jw  
M# S:'WN  
[f- #pew  
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 SznNvd <  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0]i#1Si~@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5/neV&VcB  
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。 2R|2yAh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bjD0y cB[  
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。。。 jsk<N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c;wt9J.f  
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) :/ "q NPJ  
下面是修改过的unary_op @8V8gV? zm  
T[ mTA>d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #(XP=PUj  
class unary_op nFxogCn   
  { >Q"eaJxE!l  
Left l; ?t?!)#X  
  !aIIjWz]  
public : UW)k]@L  
L;grH5K5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AL,|%yup  
u~a<Psp&|  
template < typename T > m#'u;GP]k  
  struct result_1 w[]7{ D];  
  { W 4 )^8/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3%k@,Vvt  
} ; ihs@ 'jh  
;~xkT'  
template < typename T1, typename T2 > OG}0{?  
  struct result_2 cBc6*%ZD  
  { +gK7`:v4O*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %Z.>)R4  
} ; H:p(C?tk{  
3}Uae#oy  
template < typename T1, typename T2 > &eg]8kV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kw?RUt0-V  
  { =C5 [75z#+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $+V{2k4X,  
} vmW4a3  
8fZ\})t  
template < typename T > #YjV3O5<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !"p,9  
  { Mt-y{*6!k  
  return OpClass::execute(lt(t)); &/Tx@j^.C  
} <>2QDI6_  
iTxn  
} ; B/pNM81(  
M.H4ud  
DHm$gk  
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 2lXsD;[  
好啦,现在才真正完美了。 24|:VxO  
现在在picker里面就可以这么添加了: */?L_\7  
z?FZu,h}  
template < typename Right > >8jDW "Ua  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?Cmb3pX^\  
  { 'VR5>r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x"_f$,:!  
} GTJ\APrH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (?q]E$ @  
9$S2:2(G  
*1%=?:$(r6  
`M"b L|[R  
1gH5#_ ?  
十. bind zB 7wGl9  
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。 AB+Zc ]  
先来分析一下一段例子 )mwY] !  
G{ F>=z"(l  
4#4kfGoT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JEFW}M)UGv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7B+?1E(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WDgp(Av!  
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。 x{Gih 1  
我们来写个简单的。 eYR/kZ %<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~x>IN1Vci  
对于函数对象类的版本: ,3N8  
6^|bKoN/ f  
template < typename Func > Rp.@  
struct functor_trait \^':(Gu4o  
  { F fl`;M  
typedef typename Func::result_type result_type; l\MiG Na  
} ; c WK@O>  
对于无参数函数的版本: .[K{;^>  
VVCCPK^<  
template < typename Ret > Bg7?1m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .%~ L  
  { r+$ 0u~^  
typedef Ret result_type; I|iI ,l/9  
} ; LnR3C:NO k  
对于单参数函数的版本: TpMfk7-  
P`U5kNN  
template < typename Ret, typename V1 > 0r+-}5aSl5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AO^F6Y/  
  { ]1D>3  
typedef Ret result_type; |Zkcs]8M!  
} ; $OjsaE %  
对于双参数函数的版本:  FcfN]!  
7B7I'{d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Td8'z'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,wZ[Y 3  
  { KHF5Nt  
typedef Ret result_type; V @d:n  
} ; HJ_xg6.x  
等等。。。 w8> T ~Mv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |L]dJ<  
q+ )KY  
template < typename Func > xbn+9b  
struct func_return \6C"bQ  
  { !kmo% +  
template < typename T > Qj3UO]>  
  struct result_1 sU+~#K$ b  
  { XV+BSW7}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "q]v2t  
} ; n,xK7icYNQ  
B=n]N+  
template < typename T1, typename T2 > /dWuHS  
  struct result_2 D:.^]o[  
  { R`s /^0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;5 IS58L  
} ; i37W^9 R  
} ; =E |[8 U)  
+.>O%pNj  
}m0Lr:vq<r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E}" &? oY  
YZ*Si3L   
template < typename Func, typename aPicker > N<:Ra~Ay  
class binder_1 `o:)PTQNg  
  { 39k P)cD  
Func fn; q:?g?v  
aPicker pk; oD"fRBS+$  
public : EE%OD~u&9#  
xFyMg&  
template < typename T > u# %7>=  
  struct result_1 #*Mk@XrV  
  { q)@.f.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QP\vN|r  
} ; y& Dd  
;q$<]X_S)}  
template < typename T1, typename T2 > 7Y#b7H  
  struct result_2 w)!(@}vd  
  { <GoE2a4Va  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; poXkH@[O  
} ; Dq-h`lh!D#  
(:[><-h.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4@8i,q>  
-u8@ .  
template < typename T > ;M'R/JlUN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T /] ayc:  
  { Nwu#,f=X  
  return fn(pk(t)); ? 4.W _  
} 6qH o$#iT  
template < typename T1, typename T2 > 71)HxC[6vA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BwL: B\  
  { "`&?<82  
  return fn(pk(t1, t2)); q<;9!2py  
} 7Y!^88,f.  
} ; hcN$p2-  
| C2k(  
~xHr/:  
一目了然不是么? $*2uI?87}:  
最后实现bind 4vy!'r@   
8fDnDA.e  
y"){?  
template < typename Func, typename aPicker > G1P m!CM=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .#+rH}=Z  
  { <'gCIIa2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bAW;2 NB  
} @&2T0UB  
}>h?W1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uF< F4m;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _ -?)-L&g  
Ke\?;1+  
十一. phoenix QY{f=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7p~@S4  
6X'RCJu%  
for_each(v.begin(), v.end(), Mr`u!T&sc  
( k_y@vW3  
do_ Yq2 mVo  
[ S&R~*  
  cout << _1 <<   " , " g/Qr] :;  
] Z 4t9q`}h  
.while_( -- _1), jo"[$%0`  
cout << var( " \n " ) X @\! \  
) k:d'aP3  
); 6}<PBl%qe  
@9QHv  
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: 7R)"HfUh  
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 X}? cAo2N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3[8'pQ!&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q WP1i7]=/  
WQ6E8t)  
S&]JY  
template < typename Cond, typename Actor > blS*HKw  
class do_while K` U\+AE  
  { v3~,1)#aI  
Cond cd; R?I(f(ib   
Actor act; @gTpiV2  
public : L5e aQu  
template < typename T > O >'o;0  
  struct result_1 Ujw ^j  
  { SIbQs8h]  
  typedef int result_type; o 'yR^`  
} ; YF."D%?  
.4?M.Z4[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .Yh-m  
&jg,8  
template < typename T > JU"!qXQr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d)dIIzv  
  { Imv kB~8N  
  do EJL45R>  
    { qWr`cO~hc  
  act(t); v[HxO?x^  
  } tCA |sN  
  while (cd(t)); $`]<4I9d  
  return   0 ; m ;[z)-&"  
} hJaqW'S  
} ; ?VReKv1\  
@.MM-  
GO`X KE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6 rmK_Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mp@JsCU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o F @{&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UpB7hA  
下面就是产生这个functor的类: />+JK5  
.F%!zaVIu  
( 4b&}46  
template < typename Actor > M@csB.'  
class do_while_actor S _#UEf  
  { '3 |OgV  
Actor act; +5^*c^C  
public : -4X,x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6G1Z"9<2*  
0Z9jlwcQ  
template < typename Cond > .R:eN&Y 8y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BNaZD<<  
} ; %yptML9  
S,Oy}Nv  
93YD\R+q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J'2R-CI,  
最后,是那个do_  Ya=QN<  
`DJIY_{-2  
Zwq uS9  
class do_while_invoker )\^%w9h  
  { |5g*pXu{  
public : _+^3<MT  
template < typename Actor > zJ &qR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  )?4m}  
  { Z$[A.gD4  
  return do_while_actor < Actor > (act); BRH:5h  
} $H5PB' b  
} do_; rhL<JTS  
 .# M 5L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /G84T,H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y&gfe8%5N  
最后来说说怎么处理break和continue $SXF>n{}  
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。 iUl{_vb  
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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