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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5\eM3w'd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =-|,v*  
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, 8P3"$2q  
?mJ&zf|B8  
"Z*u2_ H  
/#I~iYPe  
  class filler rRzc"W}K+  
  { {pyTiz#JY  
public : r5S5;jL%t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f jm(C#^-  
} ; N.@@ebuE  
]:r6  
|#?:KvU97E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n(tx'&U"R  
MGE8S$Z  
yRv4,{B}X>  
X{G&r$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;_Z[' %  
7S]<?>*  
-oR P ZtW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M=Cl|  
*$yU|,  
Ne9S90HsB6  
YecV+ K'p:  
二. 战前分析 Gj H$!P=.  
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。 @pkQ2OM 2  
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 ::R5F4  
H^r;,Q$9  
* faG0le  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c$#7Kp4  
  /* --------------------------------------------- */ 5l[&-: (Lh  
vector < int *> vp( 10 ); JsD|igqF-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q.Xs%{B  
/* --------------------------------------------- */ e-Ma8+X\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,A9_xdv5  
/* --------------------------------------------- */ K|sk]2.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f1,VbuS9I  
  /* --------------------------------------------- */ "cDMFu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7w51UmO  
/* --------------------------------------------- */ KI Xp+Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :^H2D=z@  
wlsq[x P  
~6Pv5DKq  
&5d~ODO  
看了之后,我们可以思考一些问题: q@[UeXu?pZ  
1._1, _2是什么? [D_s`'tg  
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。 Fv$oXg/  
2._1 = 1是在做什么? ;fe~PPT  
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。 []b= xRJM  
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。 </]a`h]  
tg6iHFa  
C8t;E`  
三. 动工 as3*49^9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >0E3Em<(}l  
.oH)eD  
H;{IOBo  
^?5HagA  
template < typename T > c"lblt5  
class assignment sWv!ig_  
  { 10IX8 4  
T value; :Lu 9w0>f  
public : U(/8dCyyY  
assignment( const T & v) : value(v) {} )|wC 1J!L  
template < typename T2 > J_7#UjGA,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;a 6Z=LB  
} ; QD^q\9U[  
yb6gYN  
V 5D8z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p^k*[3$0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &} r-C97  
r;_*.|AH  
x %W%  
GIhX2EvAS  
  class holder #'dNSez5  
  { apjoIO-<  
public : "0LSy x  
template < typename T > 'x6rU"e$J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tMH 2  
  { A|YiSwyy  
  return assignment < T > (t); EY^?@D_<  
} 9[R+m3V/`  
} ; q $PO. #  
Rj3ad3z'E  
<%.lPO]&E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OwPXQ 3S  
57KrDxE}  
  static holder _1; hP}-yW6]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1zgM$p  
kB.CeG]tk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rn)fwGC  
而不用手动写一个函数对象。 \5}*;O@  
vNju|=Lo  
/U} )mdFm  
|K" nSXzk  
四. 问题分析 >qBJK)LHOv  
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。 g7{:F\S  
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。 %aV~RB#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D#A6s32a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R90#T6^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "'C5B>qO  
>pp#>{}  
五. 问题1:一致性 Shv$"x:W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k136n#KN1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uPxJwWXO  
&8I }q]'k  
struct holder Sp2DpGs~  
  { b +Z/nfS  
  // zp5ZZcj_  
  template < typename T > \_YDSmjy  
T &   operator ()( const T & r) const J=&}$  
  { ym+Ezb#o  
  return (T & )r; ;/t~MH  
} V(8,94vm  
} ; @1xIph<z  
:5BCW68le  
这样的话assignment也必须相应改动: nSRNd A  
7dv!  
template < typename Left, typename Right > bDm7$ (  
class assignment Lz!JLiMEET  
  { +prUau*  
Left l; 1wm`a  
Right r; xkU8(=  
public : slhMvHOk-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mHV{9J  
template < typename T2 > evpy%/D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d3Y;BxEz  
} ; tfu`_6  
<EQaYZY=  
同时,holder的operator=也需要改动: O #t[YP  
JU.!<  
template < typename T > !XM<`H/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zw _aeJ  
  { CyS %11L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Pouo# 5  
} W#E(?M[r  
?@7!D8$9  
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。 ^G2M4+W|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !tcz_%  
5Zd oem  
return l(rhs) = r; o"FR% %  
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。 '2hy%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: : p)R,('g  
(wuciKQ  
template < typename Tp > =mF"D:s*  
class constant_t }2;iIw`  
  { aSu^  
  const Tp t; /!^,+  
public : 8 aIqc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UCK;?]  
template < typename T > W$2 \GPJt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1G.?Y3DC<  
  { l U8pX$  
  return t; +/l@o u'  
} Shn=Q  
} ; vd(S&&]o1  
[7d(P EQL`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U\B9Ab  
下面就可以修改holder的operator=了 /e[m;+9^&  
t72u%M6  
template < typename T > ACi,$Uq6R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aL*MCgb'  
  { |JF,n~n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y]KHCY  
} LU+SuVm  
*~shvtq  
同时也要修改assignment的operator() r5ldK?=k+*  
?jUgDwc(w  
template < typename T2 > i{TPf1OY`M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yYYP;N?g4k  
现在代码看起来就很一致了。 H#D:'B j29  
@&`^#pok  
六. 问题2:链式操作 w8R7Ksn(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \8!CKnfs  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 T#i;=NP"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 yP"}(!~m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q~ Z UtF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s R>>l3H  
5,s@K>9l;  
template < typename T > % &&)[  
struct result_1 #::+# G  
  { #n{4f1TZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "_\"S  
} ; pZopdEFDK|  
_AX,}9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =pi,]m  
R:&y@/JY8[  
template < typename T > l+>Y  
struct   ref du$M  
  { VBPtM{ g  
typedef T & reference; PN?;\k)"  
} ; }xt^}:D  
template < typename T > ym%` l!  
struct   ref < T &> 1uN;JN `_  
  { %q3`k#?<  
typedef T & reference; b way+lh  
} ; dWiNe!oY2  
poW%Fzj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r>ed/<_>m;  
o*/;Zp==  
template < typename T > l$\B>u,>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *(1 <J2j  
  { }:c~5whN  
  return l(t) = r(t); &.DRAD)  
} h[iO'Vq  
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。 ^gx~{9`RR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u8KQV7E  
~mt{j7  
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 Cy uRj[;B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,)*[Xa_n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \3^V-/SJf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }=R0AKz!Cv  
最后的布局是: Mz(?_7  
                Add n.8870.BW  
              /   \ y*X.DS 1(w  
            Divide   5 WHBGhU  
            /   \ syg{qtBz^  
          _1     3  <a $!S  
似乎一切都解决了?不。 4[x` \  
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。 qGH[kd  
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。 0]*W0#{Zj  
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: N atC}k  
eL"'-d+]  
template < typename Right > % vy,A*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q?mpvpL G  
Right & rt) const " ]G'^  
  { !y~nsy:&7x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IFew3!{\  
} Ew{*)r)m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M0lJyz J  
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。 h_P  
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。 oqh@ (<%  
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。 7J5jf231  
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。 hQe78y  
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? Q`'cxx  
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: J`0dF<<{[y  
:TP4f ?FA  
template < class Action > hM!g6\ w  
class picker : public Action !:5'MI@  
  { RAu(FJ  
public : Q%q;=a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eP:\\; ;  
  // all the operator overloaded 6p&2 A  
} ; `a[fC9  
#W/Ch"Kv  
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。 {`*Fu/Upb  
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: BjPU@rS .U  
!mqIq} h  
template < typename Right > XY6Sm{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1>\V>g9  
  { <>$CYTb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z-4/xi7  
} zBq&/?  
J9tV|0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A:y^9+Da  
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。 ztHx) !  
ws QuJrG  
template < typename T >   struct picker_maker l?_Fy_fBt  
  { 2 #yDVN$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9 5j`^M)Q  
} ; & +k*+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >0iCQKq  
  { tUOY`]0  
typedef picker < T > result; Crj7n/mp]s  
} ; 7Q Ns q  
h$9ut@I  
下面总的结构就有了: kd"nBb=  
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。 NLx TiyQy  
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。 pZ*%zt]-a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ylu\]pr9|C  
至此链式操作完美实现。 6XCFL-o-  
jK[*_V  
j$ lf>.[I  
七. 问题3 sz/^Ie-~  
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。 | X#!5u  
9(!AKKrr;  
template < typename T1, typename T2 > `jOk6;Z[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :r "G Z  
  { kmu`sk"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fdwP@6eh  
} j+ L:Ao  
tEo-Mj5:  
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: :HrFbq  
?tqJkL#  
template < typename T1, typename T2 > ~UeTV?)  
struct result_2 [.Fq l+  
  { W)T'?b'.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FZ]+(Q"]:  
} ; Eld[z{n"  
d@a<Eq  
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? I#;dS!W"'  
这个差事就留给了holder自己。 R6;#+ 1D  
    Wuk8&P3  
S|@/"?DC  
template < int Order > W4k$m 2  
class holder; t18j2P>`  
template <> ;&}z L.!jo  
class holder < 1 > /~;!Ew|q  
  { $-t@=N@vO?  
public : a 8Xwz@ M  
template < typename T > d2gYB qag  
  struct result_1 { m{nCl)y  
  { r7?nHF  
  typedef T & result;  qbS6#7D  
} ; $YY{|8@kjv  
template < typename T1, typename T2 > 0QfDgDX  
  struct result_2 oyk&]'>  
  { XSK<hr0m  
  typedef T1 & result; 9c,/490Q  
} ; &hL2xx=  
template < typename T > 6P>}7R}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X2% (=B  
  { %t!S 7UD  
  return (T & )r; Lr8|S  
} ]' Ho)Q  
template < typename T1, typename T2 > ~$[fG}C.K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8c9<kGm$E  
  { ]sVWQj  
  return (T1 & )r1; f#GMJ mCQs  
} @>~\So|  
} ; (&v|,.c^)1  
`]6<j<' ,  
template <> Nz`v+sp  
class holder < 2 > GU@#\3  
  { A4#F AFy  
public : `0M6<e]C  
template < typename T > Rj>A",  
  struct result_1 y6[le*T  
  { U2WHs3  
  typedef T & result; zYY]+)k?  
} ; w4TQ4 Y  
template < typename T1, typename T2 > > .K%W *t  
  struct result_2 iZeq l1O  
  { S`FIb'J  
  typedef T2 & result; 2; ,8 u  
} ; )mBYW}} T  
template < typename T > h\3-8m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DQXcf*R  
  { 3rMJC\h  
  return (T & )r; .lP',hn  
} ^5TVm>F@3  
template < typename T1, typename T2 > G'-#99wv.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ *"iLf@,  
  { T7.SjR6X>  
  return (T2 & )r2; IHd W!q  
} $rr@3H+  
} ; QdQ1+*/+U  
(Ll'j0]k>  
0\ (:y^X  
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> >。 4E=v)C'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BYM6cp+S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {en'8kS  
$,, PF/N8c  
return l(i, j) = r(i, j); >J S^yVk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jED.0,+K !  
457{9k  
  return ( int & )i; I%a-5f$0  
  return ( int & )j; BPt? 3tC  
最后执行i = j; Bz-jy.  
可见,参数被正确的选择了。 $;q }j vo  
L98T!5)  
.|R4E  
_r\M}lDh*  
C7NSmZ  
八. 中期总结 !vRZh('R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I(pq3_9$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?%Nh4+3N>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ztSQrDbbb4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^-k"gLg  
wxh\CBxG  
o68i0aFW  
Zc1x"j  
QE[<Y3M  
~d]v{<3  
九. 简化 X=]utn  
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。 fy"}# 2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9_:"`)] 3B  
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: \N0vA~N.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <nbk lo  
  +-*/&|^等 5<ruN11G  
2. 返回引用。 >{Hg+/  
  =,各种复合赋值等 $-1ajSVJ  
3. 返回固定类型。 BM /FOY;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sS}:Od  
4. 原样返回。 Ju47}t%HB  
  operator, 63u%=-T%a  
5. 返回解引用的类型。 |@JTSz*Or  
  operator*(单目) raPOF6-_rH  
6. 返回地址。 '|ntwK*f  
  operator&(单目) gp`@dn';  
7. 下表访问返回类型。 ftPps -  
  operator[] S^p b9~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *FC8=U2\X  
  operator<<和operator>> &]n }fq  
X13+n2^8]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :zKW[sF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =figat  
:Pdh##k  
template < typename Left > M+ %O-B  
struct value_return 3/n?g7B  
  { }/1^Lqfnz  
template < typename T > 6L8nw+mEK  
  struct result_1 Cb{D[  
  { qK%N{ro[{?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u9S*2'  
} ; }NC$Ce  
Y0,{fw<  
template < typename T1, typename T2 > (v/L   
  struct result_2 /8qR7Z^HZ  
  { Hl8-q!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mnM]@8^G  
} ; sX~E ~$_g  
} ; |(%<FY$  
D|ze0A@  
u/j\pDl.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #1J ,!seJ  
G)< B7-72;  
下面我们来剥离functor中的operator() Fw&ImRMk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G^d3$7  
!u]@Ru34  
return l(t) op r(t) #(614-r/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <<d#  
return op l(t) np^&cY]  
return op l(t1, t2) -r cEG!  
return l(t) op P I"KY@>H  
return l(t1, t2) op xFp$JN  
return l(t)[r(t)] O.Pp*sQ^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o i'iZX  
yy{YduI  
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: $5G(_   
单目: return f(l(t), r(t)); 4Px|:7~wT8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nxe1^F33  
双目: return f(l(t)); `e'wW V  
return f(l(t1, t2)); :(US um  
下面就是f的实现,以operator/为例 c+3(|k-M  
*.nSv@F  
struct meta_divide ir.RO7f  
  { u $-&Im<  
template < typename T1, typename T2 > bxh-#x &  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $BehU  
  { m@kLZimD  
  return t1 / t2; O MQ?*^eA  
} ^9,^ BHlC0  
} ; Wx-0Ip'9  
26aDPTP$<  
这个工作可以让宏来做: Y({ R\W|  
>U* p[FGW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,TWlg  
template < typename T1, typename T2 > \ $>#0RzU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P0>2}/;o  
以后可以直接用 w3q'n%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tm5{h{AM  
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 A^).i_&#  
(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。。。) !a UYidd  
L<=Dl  
fWJpy#/^*K  
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 ?u:`?(\  
^=^\=9" b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TsT5BC63  
class unary_op : public Rettype G8vDy1`q6  
  {  I\_2=mL  
    Left l; 6HBDs:   
public : u3qx G3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (y; 6 H  
a6 vej  
template < typename T > %`k [xz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }&/>v' G  
      { 55s5(]`d  
      return FuncType::execute(l(t)); [c=P)t7 V  
    } P6kD tUXF  
yq|yGf(4&  
    template < typename T1, typename T2 > roc DO8f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y _`JS;  
      { KE"6I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lqxh y s  
    } rM.Pc?Z  
} ; N9|J\;fzT  
;MNUT,U  
# &)H&H}  
同样还可以申明一个binary_op &c!6e<o[p  
RK-bsf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?3K~4-!? /  
class binary_op : public Rettype !0hyp |F:>  
  { ^G`6Zg;  
    Left l; D"aK;_W@h  
Right r; '8zd]U  
public : )nf%S+KV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q/3*65  
D$4GNeB+#  
template < typename T > %XN;S29d5W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;b 65s9n^b  
      { vdn)+fZ;   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 75p9_)>96  
    } Dk sn  
\?t8[N\_[(  
    template < typename T1, typename T2 > >b"@{MZ@t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TYD( 6N  
      { j[i*;0) |  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8tSY|ME  
    } _Ycz@Jn  
} ; @mZK[*Ak<*  
 kSEA  
ssQ1u.x9  
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 'Up75eT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BMO,eQcB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `^{G`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。 SaGI4O_\s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0 N7I:vJ  
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。。。 0vLx={i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9~j"6wS  
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) Gi-pi=#&cs  
下面是修改过的unary_op "Cxj_V@\  
5P #._Em  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t)8c rX}P  
class unary_op z =H?@z  
  { MHWc~@R  
Left l; "k + :!D  
  z)KoK`\mE"  
public : (9( xJ)  
*-]k([wV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Oj b~  
}P%gwgPK  
template < typename T > ;C o"bP's  
  struct result_1 rMWvW(@@D  
  { 2&'uO'K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _Q^jk0K8ga  
} ; \I i# R  
yD3vq}U!  
template < typename T1, typename T2 > 9{nU\am!\  
  struct result_2 o/ \o -kC}  
  { N%:uOX8{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u* iqwm.  
} ; !^L}LtqHI  
S|u5RU8*"|  
template < typename T1, typename T2 > k(>J?\iNW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NY?iuWa*g  
  { }T902RL0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~qb?#IY]`  
} 0j;|IU\  
"AJ>pU3  
template < typename T > /-<]v3J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jnt r"a-4  
  { UBM8l  
  return OpClass::execute(lt(t)); jj ` 0w@  
} Np9Pae'  
z&GGa`T"  
} ; D//58z&  
4b yh,t  
*X|%H-Q:H`  
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 *Z"Kvj;>u  
好啦,现在才真正完美了。 uTbMp~cYB  
现在在picker里面就可以这么添加了: cEJ_z(\=hr  
E.VEW;=  
template < typename Right > Qw% 0<~<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @J@bD+Q+0  
  { 5hCfi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [MC}zd'/  
} y;9K  
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。 ; zy;M5l5.  
Pt;\]?LVrD  
H<b4B$/  
SR)@'-Wd  
5o(=?dXm4  
十. bind NX+ eig</-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x~yd/ R  
先来分析一下一段例子 ER$~kFE2yP  
 93 `  
qn\>(&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pk=z<OTb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {24Pv#ZG#^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uoBPi[nK  
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。 483vFLnF  
我们来写个简单的。 |@)ij c4i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /%N~$ &wW  
对于函数对象类的版本: WUi7~Ei}  
wY}+d0Ch  
template < typename Func > .~8IW,[  
struct functor_trait 0P53dF  
  { WqU$cQD"  
typedef typename Func::result_type result_type; C{S6Ri  
} ; MN)<Tr2f  
对于无参数函数的版本: a. 5`Q2  
9p$q@Bc  
template < typename Ret > Bp6Evi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +~/zCJ;F  
  { `0 F"zu  
typedef Ret result_type; p|bpE F=U  
} ; !! K=v7M  
对于单参数函数的版本: +l3 vIN  
d ly 08 74  
template < typename Ret, typename V1 > O "h+i>|l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (}qLxZ/U  
  { O 1X !  
typedef Ret result_type; `")  I[h  
} ; bKaV]Uy  
对于双参数函数的版本: ;~q)^.K3  
n<$I,IRE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T<=\5mn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,^,J[F  
  { q B 2#EsZ  
typedef Ret result_type; =gqZ^v&5U  
} ; wb9zJAsc  
等等。。。 jH G(d$h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e O}mZN  
bcE DjLXq  
template < typename Func > =f p(hX"  
struct func_return WL~`L!_. A  
  { y|mR'{$I  
template < typename T > dk ?0r  
  struct result_1 p5'\< gQ  
  { 5~? J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cK } Qu  
} ; {gn[ &\  
P$QfcJq&c*  
template < typename T1, typename T2 > _[7uLWyC9  
  struct result_2 & Gt9a-ne  
  { :4Vt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #75;%a8  
} ; 1WKDG~  
} ; KKzvoc?Bt  
G7<X l}  
;vx9xs?6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v]!7=>/2  
3^a"$VW1  
template < typename Func, typename aPicker >  Ui.F<,E  
class binder_1 m}E$6E^~O  
  { "8I4]'  
Func fn; wtKh8^:YD  
aPicker pk; Ww~0k!8,t  
public : $} Myj'`r  
)qIK7;  
template < typename T > FRW.  
  struct result_1 1d"P) 3dQ  
  { SOL=3hfb^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |<0@RCgM  
} ; +*q@=P,  
[8w2U%}]  
template < typename T1, typename T2 > `dZ|}4[1  
  struct result_2 mI%/k7:sf  
  { $\ '\@3o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5PPpX=\  
} ; u"jnEKN0y  
2'U9!. o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <GN?J.B  
jlBCu(.,_  
template < typename T > F{ ,O+\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 08a|]li  
  { o{p_s0IX;S  
  return fn(pk(t)); ,GIqRT4K  
} (T01hR&  
template < typename T1, typename T2 > lijy?:__  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aw1J#5j`n  
  { KoJG! Rm  
  return fn(pk(t1, t2)); |5Pbc&mH8A  
} N}G(pq}  
} ; beE%%C]X  
Gu).*cU  
z%tu6_4j  
一目了然不是么? :\_MA^<  
最后实现bind p%1m&/ `F  
h$\h PLx  
;[ueNP%*y|  
template < typename Func, typename aPicker > >>zoG3H!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gUA}%YXe  
  { em}Qv3*#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {2^ @jD  
} 0pa^O$?p  
|81N/]EER  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v!A|n3B]p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Els=:4  
%)Dd{|c  
十一. phoenix /8\&f %E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0K0=Ob^(e  
:OaQq@V  
for_each(v.begin(), v.end(), M) XQi/  
( LW5ggU/  
do_ RLNuH2y;  
[ 4ZpF1Zc4B  
  cout << _1 <<   " , " \'Kj.EO{?$  
] Lu.tRZ`$38  
.while_( -- _1), C)p<M H<  
cout << var( " \n " ) _C=[bI@  
) h\\2r>  
); ~j#6 goKn  
^) ^|;C\`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G;c0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k+GnF00N^8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 14!a)Ijl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p+UHJ&  
./y[<e  
#'J7Wy  
template < typename Cond, typename Actor > {}&f\6OI%  
class do_while aw%vu  
  { _|wY[YJ[  
Cond cd; fUKdC \WL  
Actor act; >@"3Q`  
public : o\;"|O}  
template < typename T > %aE7id>v6  
  struct result_1 4$DliP  
  { }6,bq`MN  
  typedef int result_type; s1 ^mk]  
} ; _QUu'zJ  
@3TkD_B&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }rA+W-7  
Q*&aC|b&  
template < typename T > 7  cP[o+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `e'o~ oSu  
  { \{=`F`oB=  
  do ~EWfEHf*BJ  
    { r,@X>_}  
  act(t); Dw/Gha/  
  } = *;Xc-_  
  while (cd(t)); Fp6[W5>(-  
  return   0 ; IL2Gsj)M  
} ^r$iN %&~  
} ; d7tD|[(J  
|]!Ky[P  
lPcVhj6No%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FDd>(!>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s!;VUr\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <AAZ8#^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;ko[(eFN@  
下面就是产生这个functor的类: cYWy\+  
EfBVu  
0.BUfuuh  
template < typename Actor > *v nxP9<  
class do_while_actor 5ih"Nds[H  
  { ZH$sMh<xg  
Actor act; q'Pz3/mk  
public : Bpm5dT;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZYA.1VrM  
mQ ^ @ \s  
template < typename Cond > {Sr=SE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VmOFX:j!,  
} ; S-LZ(o{ZL  
BvZ^^IUb  
I~]Q55  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @ Zgl>  
最后,是那个do_ 4/`h@]8P  
+>!B(j\gx  
rxy{a  
class do_while_invoker ]Ic?:lKN  
  { J%\~<_2ny  
public : s*)41\V0  
template < typename Actor > ^QXw[th!d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [C+Gmu  
  { yA?ENAM  
  return do_while_actor < Actor > (act); y3KcM#[  
} sR>`QIi(a  
} do_; gaw4NZd)0  
vlPl(F1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e:$7^Y,U/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Xb<DpBrk  
最后来说说怎么处理break和continue |YE,) kiF  
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。 V{T{0b" \U  
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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