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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _94 W@dW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bq ED5;d'#  
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, yIL=jzm`7  
O=3/ qs6m  
\I!mzo  
JVu j u$k  
  class filler m}'_Poc  
  { XX/gS=NE#.  
public : \Sd8PGl*'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;Xt <\^e  
} ; % [$HX'Y  
7,SQz6]  
Kd-1EU  
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:  )bF l-  
o^/ #i`)  
|@AXW   
~Y x_ 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _4N.]jr5  
.j:,WF<"l5  
FPYk`D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tkctwjD  
P{9:XSa%  
R->x_9y-R  
<(KCiM=E$  
二. 战前分析 -iiX!@  
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。 _uO$=4Sd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vntJe^IaFd  
AU\=n,K7  
S=k!8]/d|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y$L` G  
  /* --------------------------------------------- */ x1eC r_  
vector < int *> vp( 10 ); (%fQhQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ts~VO`  
/* --------------------------------------------- */ {\(G^B*\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  _BP%@o  
/* --------------------------------------------- */ ^f,4=-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #tR:W?!  
  /* --------------------------------------------- */ 8Q Try%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~3:VM_  
/* --------------------------------------------- */ ;NA5G:eQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WRD z*Zf  
w80X~  
v8-My1toV  
Q("m*eMRt  
看了之后,我们可以思考一些问题: uU 7 <8G  
1._1, _2是什么? WPRk>j  
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。 hq7f"`  
2._1 = 1是在做什么? G0 EXgq8  
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。 Rmw=~NP5  
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。 ]Uwp\2Bc  
"IU}>y>J  
lBfthLBa  
三. 动工 \na$Sb+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tKt}]KHV  
]00s o`  
?V2P]|  
Ln# o:"E  
template < typename T > L"'=[O~  
class assignment -4x! #|]  
  { Dd1k?  
T value; <~dfp  
public : QG*hQh  
assignment( const T & v) : value(v) {} Bb=r?;zjO  
template < typename T2 > lf`ULY4{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E.*hY+kGZ  
} ; vt5w(}v(  
wG)e8,#  
KF'fg R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c$  /.Xp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment / <(|4e  
~3 bV~H#~m  
0G8@UJv6  
J6CSu7Voa  
  class holder 'KjH|u  
  { XdJD"|,h  
public : US)i"l7:H*  
template < typename T > us.[wp'Sh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %O9Wm_%  
  { ~S('\h)1  
  return assignment < T > (t); ^Z)7Z% O  
} _9=87u0  
} ; `e ZDG  
<ci(5M  
7;p/S#P:  
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: J~K O#`  
c $1u  
  static holder _1; a>vxox) %  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ou1kSG|kM  
$?F_Qsy{d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d9JAt-6z2  
而不用手动写一个函数对象。 RP2$(%  
MX]#|hEeQ  
"=Z=SJ1D  
|WaWmp(pQ  
四. 问题分析 <*J"6x  
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。 @rT$}O1?`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "S#$:92  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [,U l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \Yj_U'2"i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <p<6!tdO  
#om Gj&  
五. 问题1:一致性 3_@I E2dA  
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?| >q;| dn9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y" H5>  
.*N,x(V  
struct holder N $>Ml!J  
  { j?C[ids<  
  // RK@K>)"f  
  template < typename T > P6%qNR/ x  
T &   operator ()( const T & r) const $|7"9W}m*  
  { VJ#ys _W  
  return (T & )r; $E[O}+L$#  
} O_ r-(wE4  
} ; d1#lC*.Sg  
cWnEp';.  
这样的话assignment也必须相应改动: ;L:UYhDbUx  
oTvg%bX  
template < typename Left, typename Right > 5dv|NLl  
class assignment 1;m?:|6K{  
  { M5*Ln-qt(a  
Left l; " :e <a?  
Right r; w)<.v+u.Y  
public : d0T 8Cwc b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .?#Q(eLj  
template < typename T2 > jA^yUd-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N#-%b"(  
} ; -5e8m4*  
~Q"qz<WO  
同时,holder的operator=也需要改动: !]R>D{""  
V?t*c [  
template < typename T > L"0dB.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;ZJ. 7t'  
  { _H U>T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {6LS$3}VM  
} !}|'1HIC  
N\ <riS9  
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。 }qGd*k0F0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wy|b Hkr_  
i*l =xW;bM  
return l(rhs) = r; xX%{i0E  
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。 I RLAsb3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "$5cKbJ  
QX?moW6UW  
template < typename Tp > yz3=#  
class constant_t ^VzhjKSu  
  { 7lYf+&JZ  
  const Tp t; , MqoX-+  
public : rLeQB p'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;|\j][A  
template < typename T > nIOSP :'>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~W"@[*6w  
  { [#aJ- Uu  
  return t; i%i s<'  
} v\(6uej^  
} ; 8fQfu'LyjY  
fM& fqI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 - ]/=WAOK  
下面就可以修改holder的operator=了 Wt5pK[JV  
Z1$ S(p=)L  
template < typename T > 2ETv H~23  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MYJMZ3qBi  
  { ?W dY{;&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KWYjN h#*  
} 3it*l-i\  
\u6.*w5TI  
同时也要修改assignment的operator() q(46v`u  
 ^0{t  
template < typename T2 > Kl?C[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w$]wd`N}  
现在代码看起来就很一致了。 A]%*ye"NT  
4QC_zyTE  
六. 问题2:链式操作 Ya jAz5N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ( ?e Et&  
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。 [g@Uc  
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。 N.|zz)y  
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。 ifWQwS/,a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "J&WH~8+N  
TrgKl2xfx  
template < typename T > _b)Ie`a.H  
struct result_1 hBz>E 4mEv  
  { !gsrPM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^!O!HMX0  
} ; O|Y`:xvc  
J}-e9vK-#  
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: 4F -<j!  
7^!iGhI]r  
template < typename T > xqDz*V/mD  
struct   ref CG35\b;Q  
  { ;x FB /,  
typedef T & reference; /A>nsN?:]  
} ; 6c>:h)?  
template < typename T > <RbsQ^U  
struct   ref < T &> 4"nYxL"<4  
  { Gf!c  
typedef T & reference; I~HA ad,k  
} ; 1JOoIC jB  
>`yRL[c;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j:8Pcx  
k8+U0J_{'  
template < typename T > SEWdhthP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +~==qLsU  
  { b'4}=Xpn  
  return l(t) = r(t); =pj3G?F#  
} zII^Ny8D  
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。 rNm_w>bq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L6jwJwD  
2H] 7=j  
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 F U L'=Xo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M`9|8f,!a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iTT7<x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ym` 4v5w  
最后的布局是: M4 }))  
                Add 4UPxV"H  
              /   \ 8F$]@0v`%  
            Divide   5 }QCn>LXE  
            /   \ Jh4pY#aF  
          _1     3 Gy6x.GX  
似乎一切都解决了?不。 wZ`*C mr  
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。 {EVy.F  
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。 !F Zg' 9  
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: C0^r]^$Z  
F[B=sI  
template < typename Right > p9MJa[}V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +T,0,^ *  
Right & rt) const LOwd mj  
  { 3<1x>e2nT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L|'B*  
} 05jjLM'e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zG%'Cw)8  
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。 QM~~b=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。 ssH[\i  
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。 IO2@^jup  
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。 F{ C2% s#  
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? G~ 4G$YL*  
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: M D& 7k,!  
EACI>  
template < class Action > F0kAQgUv  
class picker : public Action W]>%*n  
  { iJKGzHvS  
public : ^ME'D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "F Etl(  
  // all the operator overloaded .rX,*|1x  
} ; ,sg\K> H=  
[4yw? U  
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。 P*ZMbAf.  
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: =L?2[a$2;  
^oE#;aS  
template < typename Right > u2[L^]|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d+ [2Sm(7  
  { X]W(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uA t{WDHm  
} _ib @<%  
AW!A +?F6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iG=Di)O  
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。 }{&;\^i  
CHCT e  
template < typename T >   struct picker_maker [;~"ctf{  
  { nuA 0%K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *q[;-E(fZ#  
} ; eq<!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .Ep&O#  
  { E},zB*5TH  
typedef picker < T > result; ]9W7]$  
} ; 5-&"nn2*}1  
b0x%#trA{  
下面总的结构就有了: R. vVl+  
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。 /wP2Wnq$  
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。 Qf'g2 \  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )NqRu+j  
至此链式操作完美实现。 8NJT:6Q7l  
$(*>]PC+)  
qN Ut&#  
七. 问题3 8L6b:$Y3@C  
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。 kN#3HI]8  
5;HCNwX  
template < typename T1, typename T2 > {&6i$4T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pEW~zl  
  { NQvI=R-g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DhsvN&yNM  
} !?|xeQ}  
LPca+o|f  
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: |TR +Wn  
@:>gRD  
template < typename T1, typename T2 > ~zWLqnS}  
struct result_2 N\rL ~4/  
  { MGr e_=Dm_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G68@(<<Z  
} ; ;=6EBP%  
v?%vB#A^  
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? *O_^C  
这个差事就留给了holder自己。 3Y&4yIx  
    =([4pG  
*D9H3M[o#  
template < int Order > _,d<9 Y)  
class holder; &rl;+QS  
template <> roBb8M|q  
class holder < 1 > ~_g{P3  
  { hMV>5Y[s  
public : OkCAvRg  
template < typename T > | :id/  
  struct result_1 )%lPKp4]  
  { {2i8]Sp1d/  
  typedef T & result; 33&\E- Q>  
} ; V\l@_%D[(v  
template < typename T1, typename T2 > `82Dm!V  
  struct result_2 H/={RuU  
  { sNP ;  
  typedef T1 & result; ( 5uSqw&U  
} ; (Fq:G) $  
template < typename T > 9b@yDq3hQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tE-g]y3  
  { 1xh7KBr,  
  return (T & )r; Z/|=@gpw  
} :3b02}b7  
template < typename T1, typename T2 > Q( e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8.+ yZTg  
  { :fq4oHA#  
  return (T1 & )r1; xH}bX-m  
} 25@@-2h @  
} ; -~X[j2  
6E9/ z  
template <> aUA)p}/:  
class holder < 2 > tCar:p4$  
  { #3'M>SaoH  
public : }d;6.~Gw  
template < typename T > hhFO,  
  struct result_1 .0~uM!3y  
  { )} t't"  
  typedef T & result; L' bY,D(J>  
} ; ;Me*# /  
template < typename T1, typename T2 > ;K%/s IIke  
  struct result_2 Q;A\M  
  { {t!7r_hj  
  typedef T2 & result; %/5Wj_|p  
} ; _mwt{D2r}  
template < typename T > Vo6g /h?`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n\f]?B(  
  { 9\/oL{  
  return (T & )r; qPN9Put  
} )feZ&G]  
template < typename T1, typename T2 > n=AcN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2i1xSKRYrD  
  { &ODo7@v`1  
  return (T2 & )r2; bSz7?NAp  
} 9 %i\)  
} ; ~131|e`C  
p8?v o ?^  
>}W[>WReI  
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> >。 HXztEEK6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bS954d/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %\n|2*r  
2gMG7%d  
return l(i, j) = r(i, j); GNq f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bovAFdHW  
L[,19 ;(  
  return ( int & )i; u]9\_{c]Q  
  return ( int & )j; sowwXrECg@  
最后执行i = j; qMA-#  
可见,参数被正确的选择了。 Au}l^&,zN  
j0V/\Ep)T<  
%'Q2c'r  
ela^L_NhF  
SY%y*6[6  
八. 中期总结 -B&(& 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: Q~VM.G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~1[n@{*:(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w>=N~0@t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c;fLM`{*  
7v)p\#-  
d!YP{y P  
\IImxkE  
oOU_ Nay  
Hq 3V+$  
九. 简化 OE9,D:t v  
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。 }2Euz.0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \=bKuP(it  
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: a !%,2|U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }(|gC,  
  +-*/&|^等 LdN[N^n[H  
2. 返回引用。 k0K$OX*:e  
  =,各种复合赋值等 p'1/J:EnV  
3. 返回固定类型。 M*kE |q/K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0doJF@H  
4. 原样返回。 x3+ {Y  
  operator, ^879sI  
5. 返回解引用的类型。 >X' -J{4R  
  operator*(单目) $D#h, `  
6. 返回地址。 Ve&_NVPrd  
  operator&(单目)  k%i.B  
7. 下表访问返回类型。 }$'_%,  
  operator[] "wTCO1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /#H P;>!n  
  operator<<和operator>> =\5WYC  
G[yzi  
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。 hr6j+p:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }&e HU  
C49\'1\6  
template < typename Left > X.k8w\~  
struct value_return V<jj'dZfW  
  { ?X@[ibH6  
template < typename T > H?J:_1  
  struct result_1 _#6Q f  
  { h\w;SDwOk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,)#rD9ZnC  
} ; M K)}zjw  
1BU97!  
template < typename T1, typename T2 > 5)lcgvp  
  struct result_2 1p$(\  
  { "8ellKh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i\ X3t5  
} ; +KIz#uqF8Z  
} ; X~0 -WBz  
_#:7S sJ  
OB$Jv<C@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p TwzVz~  
Pd"c*n&9  
下面我们来剥离functor中的operator() a'?;;ZC-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a(]&H "  
pka^7OWyN  
return l(t) op r(t) ~1wt=Ln>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tjb$MW$('  
return op l(t) TZt;-t`  
return op l(t1, t2) A%Ka)UU+n  
return l(t) op O8A1200  
return l(t1, t2) op f(D'qV T{  
return l(t)[r(t)] uH%b rbrU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PR:B6 F8  
A+* lV*@0  
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: Mh-"B([Z  
单目: return f(l(t), r(t)); Sl, DZ!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ocZ}RI#Q  
双目: return f(l(t)); ?%hd3zc+f  
return f(l(t1, t2)); ^]R_t@  
下面就是f的实现,以operator/为例 VPYLDg.'  
*m+FMyr  
struct meta_divide 9U6$-]J  
  { bHnKtaK4c  
template < typename T1, typename T2 > <m`CLVx8m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jj>Rzj!m  
  { ~^Cx->l  
  return t1 / t2; r*vh3.Agl  
} PKrG6% W+  
} ; 9u{[e"  
&'W7-Z\j-  
这个工作可以让宏来做: ?j.a>{  
Q!@M/@-Ky  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E2>{ seZ  
template < typename T1, typename T2 > \ K9%rr_ja!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 04Zdg:[3-!  
以后可以直接用 rCDt9o>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]?@ [Ny=0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 DPxx9lN_rx  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;7:} iKU  
~ O#\$u  
SQ4^sk_!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 z:f&k}(  
 g]?pY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zl :by?  
class unary_op : public Rettype 6LCtWX  
  { p7Wt(A  
    Left l; }vZf&ib-   
public : -J+1V{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HZRFE[ 9nb  
qr%N /7  
template < typename T > MSS[-}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M^:JhX{  
      { !\R5/-_UU  
      return FuncType::execute(l(t)); F,~BhKkbV  
    } JHa1lj  
L.'61ZU  
    template < typename T1, typename T2 > ~ O\A 0e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VtLRl0/  
      { @rbd`7$%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); azv173XZ  
    } )v_Wn[Y.H  
} ; T"vf   
7wx=#  
:KO&j"[  
同样还可以申明一个binary_op OXrm!'  
iRsB|7v[,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -z`FKej   
class binary_op : public Rettype jSE)&K4nI  
  { h6D4CT  
    Left l; -fA=&$V  
Right r; MQwxQ{  
public : }[JB%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D8L5t<^1R  
D2&d",%&f  
template < typename T > JyE-c}I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xcW\U^1d  
      { 1}wDc$O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9lYfII}4(  
    } 0"OEOYs}  
Qpmq@iL  
    template < typename T1, typename T2 > 0o>C, `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {FvFah  
      { '/8/M{`s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <WIIurp  
    } b:F;6X0~Hl  
} ; PEvY3F}_rh  
[oU\l+t  
f5 bq)Pm&  
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 vmAnBY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n5d8^c!2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I+kAy;2  
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。 S~aWun  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K-k!':K:  
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。。。 <Tgy$Hm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ulsU~WW7r  
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) 8<Iq)A]'Z  
下面是修改过的unary_op ; H ;h[  
/lC# !$9vz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +I3Vfv  
class unary_op Q")Xg:  
  { >IaGa!4  
Left l; oI ick  
  BQ Pmo1B  
public : $XQgat@&]  
\09A"fs{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fVn4=d6X  
06Wqfzceb  
template < typename T > $4g {4-)  
  struct result_1 o^2MfFS  
  { ZXb|3|D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TbD  
} ; =8 @DYz'  
N[W#wYbH  
template < typename T1, typename T2 > 0C :8X   
  struct result_2 =|i_T%a  
  { %htI!b+"@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3*</vo#`  
} ; C+**!uYIB  
]F+|C  
template < typename T1, typename T2 > i,;JI>U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qa^cJ1@  
  { o+.L@3RT4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LnE/62){N  
} bSw^a{~)  
;EJ!I+�  
template < typename T > L /ibnGhq]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [>v1JN  
  { `r SOt *<  
  return OpClass::execute(lt(t)); yq ;[1O_9C  
} 1=J& ^O{W  
i5TGK#3o  
} ; \|S%zX  
Kb+SssF  
vgy.fP"@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug MuD ? KK  
好啦,现在才真正完美了。 phH@{mI  
现在在picker里面就可以这么添加了: m)L50ot:/  
."ZG0Zg  
template < typename Right > k'O.1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QtnNc!,n  
  { [voZ=+/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~Fh+y+g?  
} Zm0VaOT$I  
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。 23r(4  
qj _0 td$  
'zm5wqrkAd  
}MOXJb @  
op`9(=DJ]  
十. bind %}TJr]'F  
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。  E& cC2(w  
先来分析一下一段例子 /o4e n  
lkT :e)w  
{*+J`H_G2a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zn-=mk;W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =%~- M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ftRFG  
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。 +TqrvI.  
我们来写个简单的。 nV8'QDQ:Al  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GU> j8.  
对于函数对象类的版本: gamB]FPZ  
s\mA3t  
template < typename Func > 8:& ! F`o  
struct functor_trait :dW\Q&iW  
  { LA;f,CQ  
typedef typename Func::result_type result_type; 2!-Q!c`y  
} ; `W1uU=c  
对于无参数函数的版本: KMi$0+  
GwF8ze+cH  
template < typename Ret > H8w[{'Mei  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @H`jDaB 9  
  { ZX&e,X~V  
typedef Ret result_type; S~:uOm2t\  
} ; c"tlNf?  
对于单参数函数的版本: yQ/O[(  
dUa>XkPa\2  
template < typename Ret, typename V1 > [4#HuO@h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >;9g`d  
  { q`p0ul,n  
typedef Ret result_type; )] q Qgc&  
} ; @@*x/"GJG  
对于双参数函数的版本: `WH$rx!  
n`Z}tQ%)o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (!fx5&F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >g !Z|ju  
  { b/[X8w'VP  
typedef Ret result_type; 'sZGLgT;m  
} ; -KC@M  
等等。。。 By6O@ .\V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1P"7.{  
W)ug %@)  
template < typename Func > 2 )o2d^^  
struct func_return Ut2T:%m{  
  { qZ!kVrmg&  
template < typename T > @>(JC]HtR  
  struct result_1 T&[6  
  { Y}BP ]#1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xKE=$SV(  
} ; !B Pm{_C  
H^kOwmSzh  
template < typename T1, typename T2 > O$,  
  struct result_2 X[h{g`  
  { })] iN "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g5+m]3#t  
} ; g8E5"jpXx3  
} ; a^LckHPI>  
ZB1%Kn#zo4  
(5] [L<L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vf:.C|Z  
pmBN?<  
template < typename Func, typename aPicker > nmn/4>  
class binder_1  GpTZp#~;  
  { Q0"?TSY  
Func fn; >dK0&+A  
aPicker pk; G.O;[(3ab  
public : \2+ngq)  
CRCy)AS,t  
template < typename T > uq[5 om"  
  struct result_1 .Bkfe{^  
  { l4$ sku-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L *\[;.mk  
} ; 9j^rFG!n  
CC^]Y.9  
template < typename T1, typename T2 > 9LPXhxNwB  
  struct result_2 >y8>OJ?A7-  
  { @nwVl8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4 ;_g9]  
} ; }=f\WWJf0  
L44|/~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~6t<`&f  
7l-MV n_8  
template < typename T > fr`#s\JKw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0.+Eo.AX4M  
  { i?d545. u  
  return fn(pk(t)); <v9IK$J  
} wM[Z 0*K  
template < typename T1, typename T2 > xKBi".wA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JtSwbdN  
  { IR3SP[K"  
  return fn(pk(t1, t2)); bn|HvLQ"1  
} ncadVheKt  
} ; 6?5dGYAX<  
6H2Bf*i  
vG6*[c8  
一目了然不是么? lFf>z}eLy  
最后实现bind }U=}5`_]D  
Ln6emXqw  
" ]k}V2l  
template < typename Func, typename aPicker > ';\norx;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) shdzkET8N  
  { %h0BA.r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QsKnaRT  
} {~]5QKg.  
l #C<bDw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3d;J"e+?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wKdWE`|y  
6K7lQ!#}Q  
十一. phoenix h3E}Sa(MQ:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lGK7XAx,  
 7Oe$Ou  
for_each(v.begin(), v.end(), z7BFkZ6+  
( C8v  
do_ ^& *;]S`  
[ *GYLj[  
  cout << _1 <<   " , " oH4zW5  
] /+B6oE>8  
.while_( -- _1), WF~x`w&\  
cout << var( " \n " ) 5{ +>3J  
) )$1j"mV  
); #ZPF&u"  
78:x{1nUM[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qYVeFSS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor euV!U}Xr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A`~?2LH,~F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (qR;6l  
vq9O|E3  
IDpLf*vSG  
template < typename Cond, typename Actor > @ g`|ob]9  
class do_while lxZ9y  
  { {4SaS v^/  
Cond cd; z^*g 2J,  
Actor act; q},,[t  
public : T1RY1hb|g>  
template < typename T > 9MJ:]F5+  
  struct result_1 .K-d  
  { 7Q'u>o  
  typedef int result_type; p;7wH\c  
} ; %AqI'ObC  
O%bltNEx1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NMg(tmh  
nfZe"|d  
template < typename T > ^h=gaNL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {=Ji2k0U'  
  { 0H%zkJ>Q  
  do ro?.w  
    { S{ F\_'%  
  act(t); [V8^}s}tF  
  } FeZWS>N  
  while (cd(t)); )#4(4 @R h  
  return   0 ; v5 p`=Z@%  
} (p' /a.bn  
} ;  HC/a  
~#so4<A`3  
#~m^RoE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Exv!!0Cd^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iu{;|E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 VR_/Vh ]@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /_expSPHl  
下面就是产生这个functor的类: v`'Iew }  
h(~of (  
bM_fuy55Op  
template < typename Actor > @@R&OR  
class do_while_actor &\5bo=5V  
  { fTX|vy<EMI  
Actor act; U4Y)Jk  
public : %< ;u JP K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vKPLh   
%RwWyzm#\  
template < typename Cond > ow`F 7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9T$%^H9  
} ; &.yX41R  
dpge:Qhr  
Zn*W2s^^{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (}T},ygQ  
最后,是那个do_ |V}tTx1  
?qHQ#0 @y]  
=<#++;!I  
class do_while_invoker S}Z@g  
  { f2KH&j>~r  
public : l.;^w  
template < typename Actor > pFu!$.Fr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JAMV@  
  { wr:-n  
  return do_while_actor < Actor > (act); R;U4a2~  
} 2Z"\%ZD  
} do_; F!?f|z,/  
N48X[Q*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ox.kL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MR@Qn[RdM  
最后来说说怎么处理break和continue 0[uOKFgE  
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。 9&kPcFX B  
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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